Por Raúl A. Alzogaray

Los sensores indican que una extraña forma de vida, basada en la química del silicio, está justo detrás nuestro”, decía el señor Spock. Antes que los demás alcanzaran a darse vuelta, una criatura abominable surgía de las sombras y se abalanzaba sobre algún anónimo tripulante del Enterprise. Mientras el pobre tipo era devorado (o algo peor), el Capitán Kirk, el Dr. McCoy y el señor Spock desenfundaban sus pistolas láser y liquidaban la criatura eficientemente.

Los sensores para detección a distancia del señor Spock eran espectaculares. Producto de la sofisticada tecnología del siglo XXIII. ¿Tenemos algo parecido en las postrimerías del siglo XX? Ciertamente, no. Pero tenemos biosensores.

Los sensores son instrumentos que reaccionan ante estímulos químicos (moléculas) o físicos (calor, presión). En respuesta al estímulo, emiten una señal, generalmente eléctrica, que es interpretada por la persona que maneja el instrumento.

Los biosensores se llaman así porque uno de sus componentes es un ser vivo o una estructura de origen biológico. Son descendientes directos de los canarios que se ponían en las minas para detectar gases peligrosos. Cuando una fuga de gas natural invadía la mina, los canarios dejaban de cantar porque morían, alertando a los mineros que era hora de evacuar el lugar.

Para detectar gases tóxicos en fábricas y minas, medir los niveles de drogas en los fluidos corporales de un organismo, identificar los contaminantes presentes en una muestra de agua, monitorear concentraciones de distintas sustancias en procesos industriales.

Los biosensores microbianos, por ejemplo, contienen bacterias y una sonda que reacciona ante la presencia de oxígeno. Con estos instrumentos se puede medir la concentración de glucosa durante un proceso de control industrial. Las bacterias usan la glucosa como alimento. Cuanta más glucosa hay en el medio, mayor es el metabolismo bacteriano y mayor la liberación de oxígeno. La sonda detecta el aumento de oxígeno y emite la señal pertinente.

Para detectar ADN se usan biosensores construidos también con ADN. Una doble hélice de ADN está formada por dos hebras que son complementarias entre sí. Esto significa que conociendo una de las hebras, se puede predecir cuál será su complementaria. En condiciones adecuadas, una hebra de ADN puede reconocer a su media naranja complementaria entre un montón de hebras diferentes. Y sólo formará una doble hélice con ella. Aprovechando esta propiedad, se están estudiando biosensores que contienen hebras de ADN. La idea es usarlos como herramientas de diagnóstico, porque permitirán identificar de regiones de ADN humano asociadas con enfermedades y el ADN de microbios patógenos.

Membranas celulares, enzimas o anticuerpos son los componentes de otros biosensores. Estas estructuras son muy sensibles y reaccionan en forma altamente específica ante un determinado estímulo. La combinación armoniosa de elementos biológicos y electrónicos no es tarea fácil. Desarrollar un biosensor que tenga alguna chance en el mercado cuesta entre 10 y 20 millones de dólares. Una cualidad indispensable es la facilidad de uso. Ya se están probando biosensores para detectar el virus de la gripe, tan fáciles de usar como la prueba de embarazo. Bastará colocar una muestra de saliva o fluido nasal sobre una membrana plástica y observar si se produce o no un cambio de color.

Un equipo de investigadores checos, italianos y norteamericanos, subsidiados por la OTAN, acaba de desarrollar un biosensor construido con moléculas de clorofila bacteriana. La clorofila es uno de los pigmentos involucrados en la fotosíntesis de plantas y bacterias. El propósito de este biosensor es reconocer la presencia de herbicidas en muestras de suelo y agua.

FUTURO le preguntó a uno de los integrantes del grupo, el Dr. Autar Mattoo, del Departamento de Agricultura de Estados Unidos, por qué usan clorofila de bacterias y no de plantas, que son el verdadero objetivo de los herbicidas. “La proteína D1 es el centro de reacción crucial para la detección de herbicidas -respondió el Dr. Mattoo-. Esta proteína forma parte de un complejo que es más estable en las cianobacterias que viven a altas temperaturas que en las plantas superiores. El complejo extraído de las plantas superiores se degrada rápidamente a temperatura ambiente. El que estamos usando es estable durante 35-40 horas y puede ser reusado.”

El grupo trabaja ahora en una versión miniaturizada del biosensor. Esperan que llegue al mercado en 2 o 3 años y que sea más barato que el método actual, que requiere la producción de anticuerpos.

Una de las limitaciones del biosensor clorofílico es que no podrá detectar cualquier tipo de herbicida. “El biosensor es útil para medir solamente aquellos herbicidas que inhiben la fotosíntesis -aclaró el Dr. Mattoo-. Su uso constituye cerca del 50 por ciento de todos los herbicidas usados en agricultura.”

Las empresas que fabrican biosensores ya imaginan fábricas donde cada obrero llevará un biosensor en el bolsillo. Y hospitales sin laboratorios centrales. En un futuro que consideran no muy lejano, unas pocas gotas de sangre obtenidas de un pinchazo en un dedo serán suficientes para el análisis. La sangre será depositada sobre unas tarjetas especiales e introducida en biosensores del tamaño de un teléfono. El resultado estará disponible de inmediato.

La Administración de Drogas y Alimentos de Estados Unidos ha reconocido recientemente que para operar estos instrumentos no se requiere de más conocimientos que los que otorga un título secundario y unas pocas horas de entrenamiento.

Los humanos nos valemos de la tecnología para ampliar los límites de nuestros sentidos. Es interesante cómo la tecnología, a su vez, recurre a los seres vivos para ampliar sus propios límites.