Detectar en el aliento el cáncer de pulmón

El aliento exhalado contiene indicios químicos de lo que ocurre en el interior del organismo, incluidas enfermedades como el cáncer de pulmón. Encontrar formas de detectar estos compuestos podría ayudar a los médicos a hacer diagnósticos tempranos y mejorar las perspectivas de tratamiento de los pacientes.

Unos científicos han desarrollado sensores ultrasensibles a nanoescala que, en pruebas a pequeña escala, distinguen un cambio clave en la química del aliento de personas con cáncer de pulmón.

Los humanos exhalamos muchos gases, como vapor de agua y dióxido de carbono, así como otros compuestos que se transmiten por el aire. Un equipo encabezado por Ye Cheng, de la Universidad de Zhejiang en la ciudad china de Hangzhou, ha determinado que la disminución de una sustancia química exhalada, el isopreno, puede indicar la presencia de cáncer de pulmón. Sin embargo, para detectar estos pequeños cambios, un sensor tendría que ser altamente sensible, capaz de detectar niveles de isopreno en el rango de partes por mil millones (ppb). También tendría que diferenciar el isopreno de otros productos químicos volátiles y tolerar la humedad natural del aliento. Los intentos anteriores de diseñar sensores de gas con características como estas se han concentrado en los óxidos metálicos, incluido un compuesto especialmente prometedor elaborado con óxido de indio.

El equipo de Ye Cheng se propuso perfeccionar los sensores basados en óxido de indio para detectar isopreno al nivel al que se encuentra de forma natural en el aliento. 

 Los investigadores desarrollaron una serie de sensores de nanoláminas basados en óxido de indio (III) (In2O3). En los experimentos, descubrieron que un tipo, al que llamaron Pt@InNiOx por el platino (Pt), indio (In) y níquel (Ni) que contiene, era el que mejor funcionaba.

Los  sensores de este tipo detectaron concentraciones de isopreno de tan solo 2 ppb, una sensibilidad que superó con creces a la de los sensores anteriores. Además, respondieron al isopreno más que a otros compuestos volátiles que se encuentran habitualmente en el aliento. Por otra parte, tuvieron un rendimiento constante durante nueve usos simulados.

Un dato aún más importante es que el análisis en tiempo real de la estructura y las propiedades electroquímicas de las nanoláminas reveló que los nanocúmulos de platino anclados uniformemente en las nanoláminas catalizaban la activación de la detección de isopreno, lo que se traducía en un funcionamiento ultrasensible.

Por último, para mostrar el potencial uso médico de estos sensores, los investigadores incorporaron las nanoláminas de Pt@InNiOx a un dispositivo sensor portátil. En este dispositivo introdujeron el aliento recogido anteriormente de 13 personas, 5 de las cuales padecían cáncer de pulmón. El dispositivo detectó niveles de isopreno inferiores a 40 ppb en las muestras de los participantes con cáncer y superiores a 60 ppb en las de los participantes sin cáncer. Según los investigadores, esta tecnología de detección podría suponer un gran avance en la detección no invasiva del cáncer de pulmón y tiene el potencial de mejorar los resultados e incluso salvar vidas.

 Ye Cheng y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nueva clase de sensor y de su funcionamiento en la revista académica ACS Sensors, bajo el título “Ultrasensitive In2O3‑Based Nanoflakes for Lung Cancer Diagnosis and the Sensing Mechanism Investigated by Operando Spectroscopy”.