Los ingenieros químicos del MIT han construido una matriz de sensores que, por primera vez, puede detectar moléculas individuales de peróxido de hidrógeno que emanan de una sola célula viva.

Se sabe desde hace mucho tiempo que el peróxido de hidrógeno daña las células y su ADN, pero los científicos han descubierto recientemente evidencia que apunta a un papel más beneficioso:parece actuar como una molécula de señalización en una vía celular crítica que estimula el crecimiento, entre otras funciones.

Cuando ese camino se tuerza, las células pueden volverse cancerosas, por lo que comprender el papel del peróxido de hidrógeno podría conducir a nuevos objetivos para posibles medicamentos contra el cáncer, dice Michael Strano, líder del equipo de investigación. Strano y sus colegas describen su nueva matriz de sensores, que está hecho de nanotubos de carbono, en la edición en línea del 7 de marzo de Nanotecnología de la naturaleza .

El equipo de Strano usó la matriz para estudiar el flujo de peróxido de hidrógeno que ocurre cuando un factor de crecimiento común llamado EGF activa su objetivo. un receptor conocido como EGFR, ubicado en la superficie de la celda. Por primera vez, el equipo demostró que los niveles de peróxido de hidrógeno son más del doble cuando se activa el EGFR.

El EGF y otros factores de crecimiento inducen a las células a crecer o dividirse a través de una compleja cascada de reacciones dentro de la célula. Todavía no está claro exactamente cómo afecta el peróxido de hidrógeno a este proceso, pero Strano especula que de alguna manera puede amplificar la señal EGFR, reforzando el mensaje a la célula. Debido a que el peróxido de hidrógeno es una molécula pequeña que no se difunde mucho (unos 200 nanómetros), la señal se limitaría a la celda donde se produjo.

El equipo también encontró que en las células cancerosas de la piel, se cree que tiene una actividad EGFR hiperactiva, el flujo de peróxido de hidrógeno fue 10 veces mayor que en las células normales. Debido a esa dramática diferencia, Strano cree que esta tecnología podría ser útil en la construcción de dispositivos de diagnóstico para algunos tipos de cáncer.

"Podrías imaginar un pequeño dispositivo de mano, por ejemplo, que su médico podría señalar algún tejido de una manera mínimamente invasiva y decir si esta vía está dañada, " él dice.

Strano señala que esta es la primera vez que se ha demostrado una serie de sensores con especificidad de una sola molécula. Él y sus colegas dedujeron matemáticamente que tal matriz puede distinguir la generación molecular de "campo cercano" de la que tiene lugar lejos de la superficie del sensor. "Las matrices de este tipo tienen la capacidad de distinguir, por ejemplo, si las moléculas individuales provienen de una enzima ubicada en la superficie celular, o desde lo más profundo de la celda, "dice Strano.

El sensor consta de una película de nanotubos de carbono incrustados en colágeno. Las células pueden crecer en la superficie del colágeno, y el colágeno también atrae y atrapa el peróxido de hidrógeno liberado por la célula. Cuando los nanotubos entran en contacto con el peróxido de hidrógeno atrapado, su fluorescencia parpadea. Contando los parpadeos, se puede obtener un recuento exacto de las moléculas incidentes.

Los investigadores del laboratorio de Strano planean estudiar diferentes formas del receptor EGF para caracterizar mejor el flujo de peróxido de hidrógeno y su papel en la señalización celular. Ya han descubierto que se consumen moléculas de oxígeno para generar el peróxido.

El equipo de Strano también está trabajando en sensores de nanotubos de carbono para otras moléculas. El equipo ya ha probado con éxito sensores de óxido nítrico y ATP (la molécula que transporta energía dentro de una célula). "La lista de biomoléculas que ahora podemos detectar de manera muy específica y selectiva está creciendo rápidamente, "dice Strano, quien también señala que la capacidad de detectar y contar moléculas individuales diferencia a los nanotubos de carbono de muchas otras plataformas de nanosensores.