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Self-Healthcare for breast cancer detection using an INtegrated paper-based Electrochemical device

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Un dispositivo portátil para el diagnóstico rápido del cáncer de mama

El diagnóstico del cáncer de mama llega a menudo demasiado tarde para iniciar un tratamiento eficaz. La prueba de concepto de SHINE de un dispositivo de diagnóstico portátil y de bajo coste, que detecta mutaciones de ADN en la sangre, puede ser empleado por personal no especializado y en zonas con recursos sanitarios limitados.

Salud

La mamografía es el método de referencia para la detección del cáncer de mama y la única prueba disponible para reducir la mortalidad asociada a esta enfermedad. Con todo, su sensibilidad es menor en los senos más densos, que también son los que presentan un mayor riesgo, y, normalmente, solo está indicada en mujeres mayores de cuarenta años. Otros métodos de diagnóstico, como la imagen por resonancia magnética, la biopsia y la gammagrafía son laboriosos y dependen de análisis de laboratorio, por lo que no son adecuados para el cribado rutinario. Además, la falta de recursos médicos y especialistas en países de ingresos bajos y medios hacen inviables estas opciones. En el proyecto SHINE, que contó con el respaldo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, se ha desarrollado una prueba de concepto de un dispositivo electroquímico portátil basado en un papel microfluídico para detectar de manera rápida el cáncer de mama con una gotícula de sangre. «La biopsia líquida fue incluida por el Foro Económico Mundial como una de las 10 principales tecnologías de nueva aparición en 2017. Para hacer realidad su potencial, queremos que nuestro dispositivo de diagnóstico inmediato, SHINE, esté disponible para el personal no especializado y que su manejo sea tan sencillo como el de un glucómetro para la diabetes. Esto implicará que las mujeres podrán solicitar antes ampliar los estudios clínicos pertinentes», comenta el Arben Merkoçi, coordinador del proyecto en el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología, centro anfitrión del proyecto.

La esperanza de las biopsias líquidas

La detección de mutaciones de ADN y ARN en muestras de sangre, una técnica conocida como biopsia líquida, posibilita nuevos diagnósticos. El equipo del proyecto SHINE empleó métodos de biología molecular, nanomateriales, nanotecnología del ADN y electrónica impresa a fin de desarrollar una plataforma de diagnóstico electroquímico. Para fabricar un prototipo, se imprimieron plantillas de cera en papel de filtro con una impresora de cera. A continuación, se serigrafió un sistema de tres electrodos utilizando tinta de plata y cloruro de plata para el electrodo de referencia y tinta de grafito para los electrodos de trabajo y contraelectrodos. Para que los electrodos puedan detectar compuestos químicos del ADN o ARN en concentraciones bajas, se depositaron por goteo nanopartículas de oro sobre las zonas de trabajo de los electrodos. Finalmente, se fijaron al papel las sondas de ADN, que detectan la secuencia mutada. La plataforma se probó con sangre que contenía una sola cadena de ADN con la mutación H1047R asociada con el cáncer de mama, y se evaluaron dos métodos: la señal desactivada (OFF) y la señal activada (ON). Con el método de señal OFF, la sonda se marca con productos electroquímicos denominados mediadores redox y, cuando se reconoce la secuencia mutante, disminuye la señal electroquímica. Con el método de señal ON, se agrega un mediador redox una vez que la sonda reconoce la mutación, tras lo cual el electrodo adsorbe más mediador redox y la señal aumenta. «Se calculó que la sensibilidad de la plataforma a las sustancias químicas objetivo tenía un límite de detección de seis nanomoles, en consonancia con métodos como el ELISA, pero no tan sensible como los laboriosos procedimientos de PCR», explica Stefano Cinti, investigador principal del proyecto. Los resultados se han publicado en la revista científica «Analytical Chemistry».

Medicina personalizada para el punto de atención

Según la Organización Mundial de la Salud, en 2020, 2,3 millones de mujeres fueron diagnosticadas con cáncer de mama y 685 000 fallecieron a causa de esta enfermedad. En ese mismo año, 7,8 millones de mujeres a las que se les había diagnosticado cáncer de mama en los 5 años previos seguían con vida, lo que hace que este cáncer sea el de mayor prevalencia en el mundo. Cambiar esta tendencia implica detectarlo de manera rápida y con la suficiente antelación como para que sea curable. «SHINE nos acerca al día en que todas las personas, en todo el mundo, puedan detectar neoplasias malignas en el hogar, lo que beneficiará sobre todo a quienes viven en zonas remotas. Esta tecnología podría ofrecer nuevas oportunidades de atención personalizada», concluye Merkoçi. El siguiente paso del proyecto consistirá en conseguir inversiones para financiar ensayos clínicos.

Palabras clave

SHINE, diagnóstico, cáncer de mama, cribado, atención personalizada, mediador redox, ADN, ARN, sonda, electrodo, nano

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