Un dispositivo codesarrollado por el CSIC permite detectar la insuficiencia cardiaca a partir de la saliva
El funcionamiento se basa en un chip biosensor y nanopartículas magnéticas que detectan biomarcadores de la insuficiencia cardiaca en la saliva. Se trata de un dispositivo rápido, fácil, eficiente y de bajo coste que permitirá una atención sanitaria personalizada y mejorada para los pacientes que sufran la enfermedad.
Un proyecto europeo con participación de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado un dispositivo rápido que detecta la insuficiencia cardíaca a través de muestras de saliva. Se trata de un test de bajo coste y portátil que permite diagnosticar esta enfermedad, que afecta a 26 millones de personas en el mundo y es actualmente la causa de hospitalización más frecuente en las personas mayores de 65 años.
El dispositivo ha sido diseñado en la plataforma KardiaTool, un proyecto financiado dentro del programa Horizonte 2020, en el que participan investigadores del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM-CSIC) y del Instituto de Ciencias de Materiales de Barcelona del CSIC (ICMAB-CSIC). Los resultados han sido publicados en las revistas Analytica Chimica Acta, Chemosensors y Molecules.
El nuevo sistema es un laboratorio portátil, construido a partir de sistemas microelectrónicos, sensores integrados, compuestos bioquímicos y nanopartículas magnéticas, capaz de separar e identificar biomarcadores en la saliva. Su funcionamiento se basa en un biosensor microelectrónico (denominado ImmunoFET) que contiene nitruro de silicio manufacturado en la Sala Blanca del IMB-CNM-CSIC. InmunoFET consiste en un transistor capaz de detectar uno de los biomarcadores de la insuficiencia cardiaca: el factor de necrosis tumoral-α (TNF-α), en la saliva del paciente. El equipo ha experimentado con muestras de saliva artificial y humana que muestran una alta sensibilidad a la concentración de TNF-α.
"Los dispositivos biosensores se integran en un laboratorio-en-un-chip con los que se pueden realizar ensayos inmunológicos completos que miden la concentración del biomarcador. A través del sistema integrado se aprovechan las propiedades intrínsecas de amplificación electrónica del transistor para aumentar la sensibilidad", explica Joan Bausells, investigador del CSIC que lidera la contribución del IMB-CNM-CSIC al proyecto.
Por otra parte, el equipo del investigador Francesc Teixidor, del ICMAB-CSIC, ha sintetizado las nanopartículas magnéticas del dispositivo. "Como la concentración de los biomarcadores en la saliva es menor que en la sangre, necesitamos hacer una preconcentración. Para ello, utilizamos nanopartículas magnéticas funcionalizadas con anticuerpos específicos que capturan estos biomarcadores", explica Francesc Teixidor, investigador del ICMAB. "El reto más importante ha sido lograr unas nanopartículas lo suficientemente estables como para no precipitarse y para circular por los canales microfluídicos del dispositivo", añade.
La insuficiencia cardiaca, principal causa de mortalidad
Según la Organización Mundial de la Salud, la cardiopatía isquémica es la principal causa de mortalidad en el mundo. Desde el año 2000, la insuficiencia cardíaca supuso dos millones de las muertes globales y afecta a 26 millones de personas en todo el mundo. El Instituto Nacional de Estadística (INE) muestra que las enfermedades relacionadas con la insuficiencia cardiaca fueron la principal causa de mortalidad en España hasta 2020.
Un diagnóstico eficaz y rápido de la insuficiencia cardiaca puede ser clave para su tratamiento. En la actualidad, el seguimiento se realiza mediante la cuantificación de biomarcadores en análisis de sangre. El uso del dispositivo desarrollado para su detección a través de muestras de saliva sería una herramienta mucho más rápida para mejorar el diagnóstico y el tratamiento. "El dispositivo automático desarrollado no requiere personal especializado y es una herramienta que puede indicar rápidamente la gravedad de la insuficiencia cardiaca. Creemos que puede ser muy útil para el personal médico, especialmente para planificar y evaluar la eficacia de los diferentes tratamientos para los pacientes", añade Francesc Teixidor.
Un proyecto que reúne a 14 instituciones europeas
KardiaTool es un proyecto internacional financiado por la Comisión Europea dentro del programa de investigación e innovación Horizonte 2020. El proyecto ha recibido 4,9 millones de euros desde 2018 y cuenta con la participación de 14 instituciones de 9 países europeos. El IMB-CNM y el ICMAB son los dos centros del CSIC implicados desde el principio y la única contribución española al proyecto.
Artículos de referencia:
A silicon nitride ISFET based immunosensor for tumor necrosis factor-alpha detection in saliva. A promising tool for heart failure monitoring
Hamdi Ben Halima, Francesca G. Bellagambi, Albert Alcacer, Norman Pfeiffer, Albert Heuberger, Marie Hangouët, Nadia Zine, Joan Bausells, Abdelhamid Elaissari, Abdelhamid Errachid
Analytica Chimica Acta, 1161, 338468, 2021
doi: 10.1016/j.aca.2021.338468
Development of an ImmunoFET for Analysis of Tumour Necrosis Factor-α in Artificial Saliva: Application for Heart Failure Monitoring
Daiva Vozgirdaite,Hamdi Ben Halima,Francesca G. Bellagambi, Albert Alcacer, Francisio Palacio,Nicole Jaffrezic-Renault,Nadia Zine,Joan Bausells,Abdelhamid Elaissari, Abdelhamid Errachid
Chemosensors, 9(2), 26, 2021
doi: 10.3390/chemosensors9020026
Magnetic Nanoparticles Fishing for Biomarkers in Artificial Saliva
Arpita Saha,Hamdi Ben Halima,Abhishek Saini,Juan Gallardo-Gonzalez,Nadia Zine,Clara Viñas,Abdelhamid Elaissari,Abdelhamid Errachid, Francesc Teixidor
Molecules, 25 (17), 3968, 2020
doi: 10.3390/molecules25173968