Sopla en el tubo Por favor. En el futuro, el procedimiento no solo será utilizado por la policía para verificar si hay intoxicación por alcohol, sino también para evaluar la condición de los atletas y para las personas que quieren perder ese peso extra. Un sensor desarrollado por investigadores de ETH permite medir cuándo el cuerpo comienza a quemar grasa con un conveniente alcoholímetro.

Los expertos aconsejan a cualquiera que busque perder kilos de más que coma menos y haga más ejercicio. Una forma es con el entrenamiento de resistencia, durante el cual el cuerpo quema no solo carbohidratos como el azúcar, pero también gordo. Ahora se puede determinar cuándo exactamente el cuerpo comienza a quemar grasa analizando, por ejemplo, biomarcadores en sangre u orina. Los científicos de ETH Zurich y el Hospital Universitario de Zurich ahora han desarrollado un método para el muy conveniente, Monitoreo en tiempo real de la lipólisis probando las exhalaciones de una persona durante el ejercicio.

"Al quemar grasa, el cuerpo produce subproductos que llegan a la sangre, "explica Andreas Güntner, un postdoctorado en el grupo del profesor de ETH Sotiris Pratsinis. En los alvéolos pulmonares, estas moléculas, especialmente las volátiles, ingresan al aire exhalado por la persona. El más volátil de estos metabolitos lipídicos es la acetona. Güntner y sus colegas han desarrollado un pequeño sensor de gas que mide la presencia de esta sustancia. El sensor es mucho más sensible que los sensores anteriores:puede detectar una sola molécula de acetona en cien millones de moléculas. También mide acetona exclusivamente, por lo que los más de 800 componentes volátiles conocidos en las exhalaciones no afectan la medición.

Principales diferencias individuales

En colaboración con especialistas en neumología del Hospital Universitario de Zúrich dirigido por Malcolm Kohler, Profesor y Director del Departamento de Neumología, los investigadores probaron el funcionamiento del sensor en voluntarios mientras hacían ejercicio. Los sujetos de prueba completaron una sesión de una hora y media en una bicicleta ergómetro con dos breves descansos. Los investigadores pidieron a los sujetos de prueba que soplaran en un tubo que estaba conectado al sensor de acetona a intervalos regulares.

"Pudimos mostrar cómo la concentración de acetona en las exhalaciones varía mucho de una persona a otra, ", dice Güntner. La opinión científica solía sostener que los atletas solo comienzan a quemar grasa después de un cierto período de esfuerzo físico y al alcanzar una cierta frecuencia cardíaca, pero esta vista ahora está desactualizada. Las mediciones tomadas por los investigadores en Zúrich mostraron que la lipólisis en algunos sujetos de prueba lo hizo, De hecho, solo comience hacia el final de la sesión de entrenamiento de una hora y media. En los otros voluntarios, las mediciones mostraron que sus cuerpos comenzaron a quemar grasa mucho antes.

Las mediciones de control mostraron que el nuevo método de medición se correlacionó bien con la concentración del biomarcador beta-hidroxibutirato en la sangre de los sujetos de prueba. Este análisis de sangre es uno de los métodos estándar actuales para controlar la lipólisis.

Interacción con nanopartículas

El sensor desarrollado por los científicos utiliza un chip recubierto con una película porosa de nanopartículas semiconductoras especiales. Las partículas son trióxido de tungsteno que los investigadores han implantado con átomos individuales de silicio.

El desarrollo del chip comenzó hace siete años cuando el profesor de ETH Pratsinis y sus colegas descubrieron que las nanopartículas de trióxido de tungsteno interactúan con la acetona si los átomos de las nanopartículas están dispuestos en una determinada estructura cristalina. La interacción reduce la resistencia eléctrica del chip recubierto con las nanopartículas, y este fenómeno se puede medir.

Originalmente, la idea era usar el chip para diagnosticar diabetes, porque el aliento exhalado de los pacientes con diabetes tipo 1 no tratada contiene altas concentraciones de acetona. Desde entonces, sin embargo, los científicos han demostrado que, de hecho, el sensor es lo suficientemente sensible como para detectar las concentraciones muy bajas de acetona en las exhalaciones de una persona durante el ejercicio.

El chip utilizado en este estudio es del tamaño de una moneda de 1 céntimo de euro, pero los investigadores están trabajando para perfeccionar la tecnología de medición para que sea posible con chips mucho más pequeños. El objetivo es ofrecer el chip en un dispositivo de tamaño manejable. "Esto permitiría a los atletas y a las personas que desean perder peso comprobar por sí mismos cuándo sus cuerpos comienzan a quemar grasa para poder optimizar su régimen de entrenamiento". "dice Güntner.

Barato, pequeño pero muy sensible

Las mediciones de acetona altamente sensibles ya eran posibles con otros instrumentos, por ejemplo espectrómetros de masas, que son grandes aparatos de laboratorio que cuestan varios cientos de miles de francos suizos. Los investigadores están utilizando estos instrumentos en el estudio actual para verificar sus medidas. También existen pruebas de aliento con acetona portátiles, pero solo se pueden usar una vez y tardan varios minutos antes de que muestren los resultados. "Nuestra tecnología tiene el principal beneficio de ser económica, manejable y muy sensible, además de que puede tomar medidas en tiempo real, "dice Güntner." Esto lo hace adecuado para el uso diario, mientras hace ejercicio en un gimnasio o para personas a dieta ".

Los científicos ahora planean continuar desarrollando su método de medición para que eventualmente puedan comercializarlo. Ya tienen un prototipo del instrumento. Los científicos también están trabajando en el desarrollo de sensores de gas para otras moléculas médicamente relevantes en exhalaciones. incluyendo amoníaco para probar la función renal, isopreno para analizar el metabolismo del colesterol y varios aldehídos para la detección precoz del cáncer de pulmón.