Los científicos del Laboratorio Interdisciplinario de Metabolómica de la Universidad Rovira i Virgili (URV) son especialistas en espectrometría de masas de imagen asistida por láser, una técnica que permite identificar sustancias y crear ‘mapas químicos y moleculares’ de diferentes superficies.

Es decir, pueden conocer los compuestos orgánicos de las muestras y dónde están localizados.

Esta superficie de nanopilares de silicio negro recubiertos de oro permite detectar los compuestos con los que una persona ha estado en contacto recientemente

Ahora han aplicado esta misma técnica sobre una nueva superficie formada por pilares de silicio negro de tamaño nanométrico cubiertos por una fina capa de partículas de oro. En esta superficie se pueden imprimir y analizar huellas dactilares humanas, así como diversos tejidos animales o vegetales. Los detalles se publican en la revista ACS Nano.

En el caso de la huella, basta con estampar el dedo sobre la superficie, del mismo modo que en el momento de hacerse los documentos de identidad. De esta manera, las moléculas de la piel del dedo quedan adheridas a la superficie nanoestructurada y después se puede determinar el mapa molecular de la huella dactilar, sin ningún tratamiento posterior de la muestra.

De esta forma se han podido identificar, por ejemplo, las ceras de la piel, el ácido láctico que segregan las glándulas dérmicas, algunas moléculas alrededor de las glándulas del sudor, etc. Además de conocer si una molécula determinada está en el lugar de un tejido, con esta técnica se podrían detectar compuestos que la persona haya tocado previamente.

Una de las ventajas de esta superficie es que se puede modificar mediante enlaces de las partículas de oro con otras moléculas para hacer que sea selectiva solo a un compuesto concreto que interese. Otra de las características importantes es que para producir estas superficies no se utilizan productos químicos peligrosos ni solventes orgánicos. Además, son muy estables en el tiempo, no se degradan y las muestras se pueden guardar sin problemas.

Diferentes aplicaciones para diferentes industrias

La nueva técnica puede tener utilidad en diversos campos. En medicina legal y forense, por ejemplo, se puede aplicar al control de drogas. Una huella dactilar no se puede adulterar ni manipular, por tanto, en el momento en que alguien la deja marcada sobre la nanosuperficie, los compuestos químicos detectados encima están directamente relacionados con su identidad y la muestra puede conservarse mucho tiempo sin que sufra modificaciones.

En medicina forense esta técnica se puede aplicar al control de drogas, y en la industria farmacéutica para conocer si el compuesto de un medicamento llega al tejido adecuado.

Por su parte, la industria farmacéutica y las investigaciones clínicas también podrían emplear este sistema para conocer si un determinado compuesto presente en un medicamento ha llegado al tejido deseado, del que se puede tomar una muestra para analizar.

Además, ciertos medicamentos y drogas excretan por el sudor cuando se metabolizan y se podrían detectar con una huella dactilar. Asimismo, algunas enfermedades se pueden diagnosticar por las sustancias que expulsamos a través del sudor como, por ejemplo, la concentración de glucosa.

La medida del azúcar en sangre se utiliza habitualmente para diagnosticar la diabetes. De hecho, el laboratorio de la URV forma parte del Centro de Investigación Biomédica en Red de Diabetes y Enfermedades Metabólicas Asociadas (CIBERDEM).

En cuanto a la industria cosmética, el uso de esta nanosuperficie permitiría conocer, por ejemplo, qué residuos dejan los productos cosméticos en la piel: cuáles quedan en la superficie y cuáles se absorben.

agosto 13/2020 (SINC)

Referencia:

Iakab S.A., Ràfols P., Tajes M., Correig-Blanchar X., and María García-Altares M.:Assisted Gold Nanoparticle Black Silicon Substrates for Mass Spectrometry Imaging Applications. ACS Nano 2020, 14, 6, 6785–6794.  Mayo 2020.

Ötzi, la momia (3.350-3.100 A.C.) hallada entre los hielos de los Alpes, es un filón cuyo límite de explotación científica parece no tener fin. Incluso la composición del ADN de su microbiota constituye objeto de estudio. Esas muestras, junto con las de un soldado congelado en 1918 en un glaciar, han servido para trazar la variación ecológica de las bacterias de nuestro intestino. A los datos aportados por las momias se sumaron los de coprolitos (fósiles fecales) de diferentes yacimientos arqueológicos americanos, todos datados con más de mil años. La conclusión principal alcanzada por investigadores de la Universidad de Oklahoma, y que aparece en PLoS ONE, es que en los últimos cien años se ha producido el mayor cambio en la microbiota de los residentes en ciudades. De hecho, la composición bacteriana del intestino de nuestros antepasados remotos es más similar al de personas de sociedades no desarrolladas industrialmente, que al de urbanitas y occidentales, en general. La perspectiva histórica apoya así una sospecha sobre cuya pista ya estaban los especialistas: la relación del hombre con sus bacterias ha cambiado, fruto de los nuevos hábitos en la alimentación y estilo de vida (mayor asepsia y antibioterapia).

La vía sexual
¿Es bueno que estas bacterias indígenas cambien? La vinculación entre microbiota y salud, comprobada en patologías como la enfermedad inflamatoria intestinal y el síndrome de Crohn, sugiere que una transformación en la flora intestinal tiene efecto.

Esta semana la revista Science (DOI: 10.1126/science.1233521 ) conecta la microbiota con la enfermedad autoinmune a través de las hormonas sexuales. En un curioso trabajo coordinado por Jayne S. Danska, de la Universidad de Toronto (Canadá), se expone en modelo murino que un efecto protector de la testosterona explicaría por qué las enfermedes autoinmunes (diabetes tipo 1, artritis reumatoide, esclerosis múltiple o EM) son más frecuentes en mujeres. Al trasplantar la microbiota de ratones machos a hembras con riesgo genético de diabetes tipo 1 comprobaron con sorpresa que resultaban protegidas. Así, la microbiota podría constituir un objetivo en la prevención de la patología autoinmune. Menos conocida es la asociación entre microbiota y diabetes tipo 2 (DM2) e incluso aterosclerosis e ictus. La investigación de Oluf Borbye Pedersen, de la Universidad de Copenhague (Dinamarca), sobre la flora intestinal de 345 individuos (171 con DM2) reveló en Nature(doi: 10.1038/nature11450) un desequilibrio en la composición de las bacterias en la DM2. Se estudia ahora el trasplante de microbiota de pacientes a ratones para examinar si la conexión es o no causal. Igualmente, otro grupo científico de la Universidad de Gotemburgo (Suecia), sugiere, en Nature Communications (doi: 10.1038/ncomms2266.), que los cambios en el metagenoma intestinal se reflejan en más riesgo de aterosclerosis e ictus. La clave podría estar en los carotenoides, un antioxidante cardioprotector que producen de forma natural algunos tipos de las bacterias de la flora, explica el autor principal, Jens Nielsen.

Ida y vuelta
La composición genética de las bacterias autóctonas se investiga al detalle en proyectos como el euroasiático MetaHIT (Metagenómica del Tracto Intestinal Humano) y el del Microbioma Humano (HMP). No obstante, el camino podría recorrerse a la inversa, pues los genes humanos parecen condicionar a la población bacteriana. Una variación en el gen IRGM, como se apunta en un trabajo en Gut ( doi: 10.1136/gut.2011.241877) encabezado por Mauro D’Amato, del Instituto Karolinska de Estocolmo (Suecia), hallada en pacientes con Crohn, parece determinar un predominio anómalo de las bacterias Prevotella en la comunidad de la flora sobre el de Bacteroides.

El caso de la «extinción» de «H. pylori»

Helicobacter pylori, un viejo conocido del hombre -este huésped de la muscosa estomacal se encuentra en la mitad de la población mundial-, se asocia a úlcera y cáncer de estómago; de ahí el desarrollo de tratamientos para eliminarlo. Sin embargo, la erradicación de la bacteria podría traer un efecto no deseado, como es el aumento del riesgo de ictus. Así lo sugiere un trabajo en Gut (doi:10.1136/gutjnl-2012-303018 ), dirigido por Martin J. Blaser, de la Universidad de Nueva York, tras estudiar la influencia de la infección por la cepa cagA, la más virulenta de H. pylori, en 9895 individuos de la cohorte Nhanes.
enero 21/2013 (Diario Médico)

Markle JG, Frank DN, Mortin-Toth S, Robertson CE, Feazel LM, Rolle-Kampczyk U. Sex Differences in the Gut Microbiome Drive Hormone-Dependent Regulation of Autoimmunity.Science. 2013 Ene 17

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