Popeye, el héroe del cómic, jura por ella al igual que generaciones de padres que deleitan a sus hijos con espinacas. Por supuesto, hoy se sabe que la verdura no es tan rica en hierro como se pensaba originalmente, pero que el hierro es esencial para nuestro bienestar físico es indiscutible. La falta de hierro, causada por la desnutrición, puede provocar anemia, mientras que un nivel elevado de hierro puede indicar la presencia de una respuesta inflamatoria aguda. Por lo tanto, el nivel de hierro en sangre es un importante agente de diagnóstico médico. Investigadores de la Universidad de Ulm, dirigido por el físico experimental Fedor Jelezko, el físico teórico Martin Plenio y la química Tanja Weil, han desarrollado un nuevo biosensor para la determinación del contenido de hierro que se basa en nanodiamantes.

"Los análisis de sangre estándar no capturan, como cabría esperar, iones de hierro libres en la sangre, porque el hierro libre es tóxico y, por lo tanto, apenas se detecta en sangre, "explica la profesora Tanja Weil, director del Instituto de Química Orgánica III, Universidad de Ulm. Estos métodos se basan en ciertas proteínas que son responsables del almacenamiento y transporte de hierro. Una de estas proteínas es la ferritina que puede contener hasta 4, 500 iones de hierro magnéticos. La mayoría de las pruebas estándar se basan en técnicas inmunológicas y estiman la concentración de hierro indirectamente basándose en diferentes marcadores. Sin embargo, los resultados de diferentes pruebas pueden dar lugar a resultados inconsistentes en algunas situaciones clínicas.

Los científicos de Ulm han desarrollado un enfoque completamente nuevo para detectar ferritina. Esto requirió una combinación de varias ideas nuevas. Primero, cada átomo de hierro unido a ferritina genera un campo magnético, pero como solo hay 4, 500 de ellos, el campo magnético total que generan es muy pequeño y, por lo tanto, difícil de medir. Esto de hecho, planteó el segundo desafío para el equipo:desarrollar un método que sea lo suficientemente sensible para detectar campos magnéticos tan débiles. Esto lo lograron haciendo uso de una herramienta completamente nueva, tecnología innovadora basada en diminutos diamantes artificiales de tamaño nanométrico. Fundamentalmente, estos diamantes no son perfectos, incoloros y transparentes, pero contienen defectos de celosía que son ópticamente activos y, por lo tanto, proporcionan el color de los diamantes.

"Estos centros de color nos permiten medir la orientación de los espines de los electrones en campos externos y así medir su fuerza", explica el profesor Fedor Jelezko, director del Instituto de Óptica Cuántica de Ulm. En tercer lugar, el equipo tuvo que encontrar una forma de adsorber ferritina en la superficie del diamante. "Esto lo logramos con la ayuda de interacciones electrostáticas entre las diminutas partículas de diamante y las proteínas de ferritina, "añade Weil. Finalmente, "El modelado teórico fue esencial para garantizar que la señal medida sea de hecho consistente con la presencia de ferritina y, por lo tanto, para validar el método, "afirma Martín Plenio, director del Instituto de Física Teórica. Los planes futuros del equipo de Ulm incluyen la determinación precisa de la cantidad de proteínas de ferritina y la carga promedio de hierro de las proteínas individuales.

La demostración de este método innovador, reportado en Nano letras , representa un primer paso hacia los objetivos de su beca BioQ Synergy Grant recientemente otorgada. El enfoque de este proyecto es la exploración de propiedades cuánticas en biología y la creación de estructuras de diamantes autoorganizadas.

"De este modo, los sensores de diamante se pueden aplicar en biología y medicina, "dicen los científicos de Ulm. Pero su nuevo invento tiene sus límites". Si los niños realmente han comido sus espinacas no se puede detectar con el sensor de diamantes, sigue siendo prerrogativa de los padres ", confiesa el físico cuántico Plenio.