Este artículo explora el fascinante mundo de los biosensores y su papel en la medicina actual y futura. Con el constante avance de la ciencia y la tecnología, el campo de la salud ha experimentado una evolución constante que ha permitido mejorar la calidad de vida de las personas. Desde lo que alguna vez se consideró magia, hoy es una realidad alcanzable gracias a la ciencia. |
PRIMERO QUE NADA, ¿QUÉ ES UN BIOSENSOR?
La medicina ha ido evolucionando con los años, y con ella también han evolucionado las ciencias y herramientas que son estudiadas y usadas respectivamente para mejorar la calidad de vida de las personas. ¿Qué sería de la salud sin esta evolución constante? Lo que antes se consideraba magia ahora es posible, gracias a la ciencia.
Como explicamos en nuestro artículo anterior: “EL FUTURO DE LA MEDICINA: LOS BIOSENSORES”, entendemos que los biosensores, también conocidos como sensores biológicos, son instrumentos que, mediante procesos fisicoquímicos, nos permiten controlar variables biológicas específicas. Aunque no siempre sucede, suelen combinar elementos biológicos, físicos y químicos.
Los biosensores funcionan con biomoléculas inmovilizadas y transductores que detectan o responden a interacciones particulares con reactivos químicos. La obtención de medidas precisas, selectivas y confiables en células y tejidos vivos es un trabajo fascinante y crucial para los químicos, médicos, fisiólogos y profesionales de salud, ya que brinda la oportunidad de investigar procesos metabólicos y mecanismos desde una perspectiva bioclínica y fisiológica.
Es por esto que surge curiosidad sobre el rol de los biosensores en la salud, por lo que este artículo busca entenderles a través de un enfoque más específico: ¿cómo contribuyen los biosensores al futuro de la vida sana?
LOS BIOSENSORES Y SU USO EN LA SALUD A TRAVÉS DEL TIEMPO
Los biosensores, que son pequeños diseños electroquímicos o electrónicos utilizados para detectar y medir sustancias biológicamente importantes, por lo que son los avances científicos más recientes y prometedores. La selectividad de medición es un tema de gran importancia y generalmente se logra mediante reacciones químicas particulares.
En los años 60, Clark y Lyons propusieron la inmovilización de una capa enzimática sobre detectores eléctricos, creando así el primer "electrodo enzimático", lo que llevó a la creación de los biosensores.
Debido a que permiten análisis rápidos, directos y confiables, estos biosensores se están convirtiendo cada vez más en los sustitutos de una amplia gama de técnicas analíticas.
Además, se utilizan cada vez más en la medicina, el medio ambiente y la industria en general. Y fue así como en dicha década se desarrollaron los primeros biosensores artificiales, que detectaban glucosa mediante la unión de enzimas inmovilizadas con detectores de pH (acidez o alcalinidad) u oxígeno. Un invento clave para el control de los pacientes con diabetes.
Desde entonces, se han desarrollado varios tipos de biosensores que se basan en diferentes mecanismos. Por ejemplo, los biosensores optoelectrónicos se basan en la respuesta óptica; los biosensores electroquímicos y enzimáticos se basan en los cambios químicos en el sensor; y los biosensores que se basan en cambios mecánicos, como los mecanoacústicos o piezoeléctricos.
Actualmente, podemos encontrar aquellos que reaccionan a ácidos nucleicos (nuestra genética), a anticuerpos (nuestro sistema inmune) y a enzimas (reacciones de nuestros órganos).
En nuestra vida cotidiana, los biosensores se utilizan para medir sustancias bioquímicas importantes para detectar enfermedades, como los niveles de glucosa en sangre para el diagnóstico de diabetes; como se nombró anteriormente, el uso de pruebas de embarazo, fácilmente accesibles en cualquier farmacia, e incluso las pruebas de antígenos reactivos, como vemos en las pruebas de detección de Covid-19 y ciertas enfermedades de transmisión sexual.
Se estima que el mercado mundial de biosensores alcanzó los 16.8 billones de dólares en 2018 después de haber alcanzado los 8.5 billones en 2012. Y estos números siguen creciendo. Se espera que para 2027 el mercado alcance los 32 billones de dólares. Una revolución no sólo en la salud sino también en la economía.
Si los problemas de estabilidad no afectaran su tiempo de vida, los biosensores podrían ser los sensores perfectos. Es asombroso que la naturaleza proporcione los reactivos más selectivos y versátiles en la forma de enzimas, anticuerpos y receptores.
Actualmente, se pueden encontrar biosensores comerciales de diversos tipos, incluyendo aquellos destinados a sustratos cruciales como la glucosa, el lactato, la urea, la penicilina, entre otros. Contribuyen en nuestra salud detectando y monitoreando enfermedades, nivelando nuestra química sanguínea y brindándonos alimentos y fármacos de calidad.
¿DÓNDE LOS ENCONTRAMOS Y CÓMO FUNCIONAN?
En la práctica médica, el uso de herramientas que permiten a un médico realizar un diagnóstico es crucial. Para investigar cada patología, uno o más estudios de laboratorio deben realizarse. Estos estudios brindan información útil que a menudo ayuda en el diagnóstico, el tratamiento y el pronóstico de un paciente.
Todos hemos conocidos los utensilios médicos del día a día: termómetros, tensiómetros, glucómetros, espirómetros, y demás instrumentos utilizados por los profesionales para el monitoreo de nuestros signos vitales. También conocemos las distintas pruebas de laboratorio: exámenes de orina y heces, hematologías, exámenes hormonales, entre muchos más. Todos útiles para el diagnóstico de patologías y registro de los valores de nuestra química interna.
¿Pero por qué esperar a la enfermedad? ¿No sería más sencillo prevenirlas? ¿No sería más cómodo ahorrarnos la visita al centro de salud?
Debido a los altos costos del equipamiento, la necesidad de personal de salud calificado para la realización e interpretación de estudios y el tiempo que con frecuencia se requiere para su realización, el sistema de salud ha necesitado desarrollar nuevas tecnologías más económicas y rápidas de utilizar.
Los estudios del futuro se centran en biosensores que sean completamente reversibles y regenerables, que puedan funcionar in situ en muestras complejas y que sean biocompatibles para la operación in vivo. Hoy en día los biosensores son cada vez más económicos, pueden detectar concentraciones muy bajas de manera precisa y continua, y se pueden incorporar a un sistema de control. El futuro de la vida saludable está hoy a nuestro alcance, ¿pero de qué forma?
La medicina de hoy en día busca prevenir y curar, pero es reactiva. ¿Y si pudieras detectar un cáncer mucho antes de sospechar del mismo? ¿Y si controlaras tus niveles de azúcar sin necesidad de pinchazos? Todo esto suena revolucionario, pero son realidades más cercanas de lo que creemos.
EN LA ACTUALIDAD, ¿QUÉ USOS ENCONTRAMOS EN EL DÍA A DÍA?
En los biosensores, la sustancia o analito a analizar interactúa física o químicamente con un receptor conectado al transductor. Este es responsable de identificar y recopilar los cambios físicos o químicos que se produzcan, y luego reproducirlos en forma de señal eléctrica. Es así como los biosensores se utilizan como tecnología para controlar distintos procesos en la química clínica.
Hoy en día los smart watches y demás accesorios inteligentes han tenido un auge importante. Ya no necesitas ir a un centro médico para saber cómo late tu corazón ni si tu sangre está correctamente oxigenada o si tu tensión arterial está muy alta o baja. Estos nuevos accesorios no sólo son útiles, sino también cómodos. Además, son constantes y pueden ser controlados a través de aplicaciones. Toda esta información, al alcance de tu dispositivo móvil.
¿Y si tu personal de salud tuviera acceso a esta información? No necesitarías ir un hospital para contar con un diagnóstico. Es más, no necesitarías estar enfermo para poder recibir un tratamiento. Tu sudor, tu saliva o el pH de tu piel pueden ser analitos suficientes para determinar que algo está mal antes de que tú, tu médico o un laboratorio lo sepan.
Los centros de salud muchas veces están colapsados, y los gastos médicos son siempre elevados. El avance de esta tecnología no sólo beneficia a los pacientes, sino también le facilita el trabajo al personal de salud y ayuda a las grandes instituciones y entidades gubernamentales a ahorrar en recursos.
EL FUTURO DE LOS BIOSENSORES EN LA SALUD
Parece que el campo de los biosensores está experimentando un crecimiento y éxito constantes. El entusiasmo por las soluciones interdisciplinarias novedosas basadas en biosensores se ha reavivado debido a la reciente convergencia de pensamiento en torno al costo creciente de brindar atención médica, las oportunidades que ofrece la salud móvil y la demanda de una medicina más personalizada.
Desde el monitoreo de la glucosa en el tratamiento de los pacientes diabéticos, los reactivos químicos de laboratorios para enfermedades y procesos específicos, la determinación del riesgo de obesidad en pacientes con factores de riesgo, hasta incluso el control y detección de múltiples tipos de cáncer, los biosensores ya son parte del día a día del equipo de salud. ¡Y están al alcance de tu mano!
Ya no sólo serán accesorios inteligentes. Pronto encontraremos ropa que reaccione a tu temperatura corporal o que detecte los electrolitos en tu sudor, o chips internos que perciban neurotransmisores o proteínas específicas para detectar enfermedades del sistema nervioso o enfermedades hereditarias.
Tal vez el futuro del tratamiento de las enfermedades crónicas consista en un biosensor interno, el cual sea el que indique cuándo y cuánto medicamento debe suministrarte de acuerdo a las condiciones en las que te encuentres. Tal vez este mismo biosensor se encargue de hacer reportes semanales a tu médico tratante para determinar el funcionamiento correcto de tus órganos. O tal vez tu médico pueda modificar el tipo de tratamiento o suplemento vitamínico necesario con tan solo dar un clic.
Es evidente que los biosensores serán cruciales en el futuro en el diagnóstico clínico, la gestión de la salud y la investigación en las ciencias de la vida, y necesitamos colaborar con ingenieros, médicos y empresarios para lograr avances significativos y mejorar con cada paso la calidad de vida mundial.
Sobre la autora:
Verónica Lovera Rojas se graduó como doctora en medicina en 2022 con especialización en las áreas de cirugía y ginecología. Ha trabajado los últimos 8 años como escritora médica e investigadora, escribiendo artículos técnicos sobre una amplia variedad de temas en el campo médico. Actualmente ejerce en un hospital y trabaja como redactora médica profesional.
Sobre el traductor/editor:
Brian Hoy tiene más de 20 años de experiencia en el sector de los dispositivos médicos y la creación de empresas, apoyando el ciclo de vida completo con alcance mundial. Brian es consultor de la industria y ofrece asesoramiento general y apoyo fuera del horario laboral.
FUENTES
Stepanchuk, T (2023) Biosensors: Healthcare Options and Benefits for Patients and Providers.
https://healthnews.com/family-health/healthy-living/biosensors-healthcare-options-and-benefits-for-patients-and-providers/
Kerr, C (2019) The Future of Healthcare - Implantable Biosensors.
https://www.linkedin.com/pulse/future-healthcare-implantable-biosensors-cameron-kerr/
Cedeño, D. & Jaramillo, A. Biosensores. Universidad del Valle.
MacDonald, A. Tipos de biosensores y aplicaciones en evolución: monitoreo de glucosa para una salud personalizada
Conogasi (2018) Biosensores.
https://conogasi.org/articulos/biosensores/
Lechuga, L. M., & De Lorenzo, V. El uso de biosensores en medicina y medio ambiente. Csic.es.
https://digital.csic.es/bitstream/10261/43117/1/Publicaciones%20%20no%20%2014%20%20El%20uso%20de%20biosensores.pdf
Hernán, C. R., & Lorena, B. D. Uso de biosensores en la práctica médica. Edu.uy.
http://www.nib.fmed.edu.uy/seminario_ib/2019/Uso%20de%20biosensores%20en%20la%20pr%C3%A1ctica%20m%C3%A9dica%20(2019)%20Monograf%C3%ADa%20Hern%C3%A1n%20Castillo.pdf
Biosensores y su salud. Los Institutos Nacionales de Salud.
https://salud.nih.gov/recursos-de-salud/nih-noticias-de-salud/biosensores-y-su-salud
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