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Puertas moleculares del grupo NANOSENS en el IDM

  • 3 marzo de 2023
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En el IDM, el grupo NANOSENS dirigido por el profesor Ramón Martínez Máñez emplea diversos sistemas con puertas moleculares en diferentes ámbitos. En esta noticia comentaremos únicamente aquellos sistemas que se desarrollan en el grupo donde las puertas moleculares están formadas por una cadena de oligonucleótidos. Estos sistemas se emplean como sensor de detección tanto en el campo agroalimentario (gluten) como en el campo sanitario (infecciones o marcadores cancerígenos).

Las puertas moleculares son entidades supramoleculares inmovilizadas sobre un soporte poroso cuyo mecanismo de apertura depende de un estímulo externo. Estas puertas suelen emplearse para controlar la salida de una especie química o bioquímica (cargo) que se encuentra encapsulado en el interior de los poros del soporte. Hasta que el sistema no se encuentra en presencia del estímulo, la puerta impide su liberación. Este estímulo puede ser de diferente naturaleza. Como ejemplos se encuentran la presencia de luz con una longitud de onda característica, de una enzima, o de una molécula. También puede ser un cambio de pH o de temperatura, o el empleo de ultrasonidos. Se puede decir que es un sistema muy versátil que puede emplearse para múltiples aplicaciones en diversos campos.  

En relación con la detección del gluten, se ha empleado este sistema como forma de llevar un control de aquellos alimentos destinados a personas que padecen de celiaquía. En este caso, se ha empleado como soporte alúmina anódica nanoporosa en cuyos poros se ha encapsulado rodamina B y se ha bloqueado su liberación mediante un aptámero (cadena corta simple de oligonucleótidos que reconoce selectivamente una proteína) específico de la proteína gliadina presente en el gluten. En presencia de la proteína, el aptámero se pliega tridimensionalmente sobre ella liberando la rodamina B, que es medida mediante un fluorímetro.  

En cuanto al campo sanitario, se han diseñado sistemas para la detección de mutaciones en gliomas, marcadores cancerígenos o diferentes patógenos. En todos los casos el soporte y el cargo que se han empleado eran los mismos que en el caso de la detección de gluten, es decir alúmina anódica nanoporosa y rodamina B. Lo que ha cambiado en cada caso, según la biomolécula que se deseaba detectar, era la puerta molecular pudiendo ser un aptámero, para detectar el marcador cancerígeno, un anticuerpo para la detección de la enzima mutada o una cadena simple de oligonucleótidos para los estudios de patógenos. Dentro de los patógenos, se han desarrollado sensores para diferentes infecciones tales como Candida albicans, Candida auris, Staphylococcus aureus o Pneumocystis jirovecii obteniendo muy buenos resultados con tiempos más bajos que en las técnicas empleadas hoy en día. De esta manera, se han obtenido kits sencillos, rápidos y sin necesidad de personal cualificado para la detección selectiva de diversas enfermedades. Algunas de las plataformas están patentadas, como son la detección de los dos tipos de Candida. 

En los últimos años, desde la Unidad Científica de Innovación del IDM (UCIE-IDM) financiada por la Agencia Valenciana de Innovación (AVI) se ha estado trabajando con un sistema de detección más sencillo sin la necesidad de un equipo de fluorescencia. Consiste en la encapsulación de una enzima en el interior de los poros y la modulación del acceso de un sustrato de ésta al interior de los poros. Sólo en presencia del analito, se abre la puerta y al adicionar el sustrato de la enzima, éste cambia de color obteniendo un sensor colorimétrico que indica la presencia del analito.