El aliento humano contiene indicios químicos clave sobre el estado de salud del cuerpo, incluyendo enfermedades como el cáncer de pulmón. Detectar estos compuestos podría ayudar a los médicos a realizar diagnósticos tempranos, lo que mejoraría significativamente las perspectivas de los pacientes. En un estudio reciente publicado en ACS Sensors, investigadores han desarrollado sensores de escala nanométrica con una sensibilidad extrema, que en pruebas preliminares lograron identificar cambios específicos en la química del aliento de personas con cáncer de pulmón. Este avance es especialmente relevante en el contexto del Mes de Concienciación sobre el Cáncer de Pulmón, celebrado en noviembre.
El aliento exhalado por las personas contiene gases como vapor de agua y dióxido de carbono, así como otros compuestos volátiles. Los investigadores han identificado que la reducción en los niveles de un compuesto exhalado, el isopreno, puede indicar la presencia de cáncer de pulmón. Sin embargo, detectar esta variación requiere sensores de alta precisión capaces de medir niveles de isopreno en rangos de partes por billón (ppb). Además, el sensor debe distinguir el isopreno de otros compuestos volátiles y resistir la humedad natural del aliento. Intentos previos de desarrollar sensores de gas con estas características se han centrado en óxidos metálicos, especialmente en compuestos prometedores de óxido de indio.
El equipo de investigación liderado por Pingwei Liu y Qingyue Wang perfeccionó los sensores basados en óxido de indio para detectar isopreno a niveles mínimos en el aliento. Para ello, desarrollaron una serie de sensores de nanoflakes de óxido de indio (In₂O₃), y uno en particular, denominado Pt@InNiOx, compuesto de platino (Pt), indio (In) y níquel (Ni), mostró el mejor desempeño. Estos sensores Pt@InNiOx destacan por:
- Detectar niveles de isopreno de hasta 2 ppb, superando en sensibilidad a sensores anteriores.
- Responder de manera específica al isopreno, diferenciándolo de otros compuestos volátiles comunes en el aliento.
- Mantener un rendimiento constante en nueve simulaciones de uso.
La estructura y propiedades electroquímicas de estos nanoflakes fueron analizadas en tiempo real, y se observó que los nanoclústeres de platino en los nanoflakes facilitaban la activación del isopreno, lo que derivó en un rendimiento ultrasensible.
Para demostrar la posible aplicación médica de esta tecnología, los investigadores integraron los nanoflakes Pt@InNiOx en un dispositivo portátil. Con este dispositivo analizaron muestras de aliento de 13 personas, cinco de las cuales tenían cáncer de pulmón. Los resultados fueron reveladores: el dispositivo detectó niveles de isopreno menores a 40 ppb en las muestras de pacientes con cáncer y superiores a 60 ppb en los participantes libres de la enfermedad. Esta tecnología de detección podría revolucionar el cribado no invasivo de cáncer de pulmón, mejorando los resultados de los pacientes e incluso salvando vidas.
El desarrollo de este innovador sensor fue financiado por diversas instituciones chinas, incluyendo la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y el Laboratorio Estatal de Ingeniería Química. Además, el trabajo fue respaldado por otros programas de investigación y desarrollo nacionales.
Por otro lado, la American Chemical Society (ACS), una organización sin ánimo de lucro que promueve la excelencia en la educación y la investigación química, es responsable de la publicación de este estudio. Aunque ACS no realiza investigaciones químicas directamente, su misión es avanzar en la química a nivel global a través de una amplia gama de soluciones de información científica, incluidas sus revistas revisadas por pares y conferencias científicas.
