Digamos que le han diagnosticado cáncer de próstata, la segunda causa principal de muerte por cáncer en los hombres. Opta por la cirugía para extirpar su próstata. Tres meses después, Una prueba de antígeno de superficie prostática (PSA) muestra que no hay células prostáticas en su cuerpo. Todos se regocijan.

Hasta 18 meses después, cuando otra prueba de PSA revela que ahora han reaparecido las células de la próstata. ¿Qué sucedió?

La primera prueba de PSA arrojó lo que se conoce como un resultado falso negativo. No detectó el puñado de células que quedaron después de la cirugía y luego se multiplicaron. Ahora, un químico de la Universidad Tecnológica de Michigan ha hecho un descubrimiento que podría, entre otras cosas, reduzca el número de falsos negativos en las pruebas de PSA.

Xiaohu Xia y su equipo, incluidos investigadores de la Universidad Estatal de Luisiana y la Universidad de Texas en Dallas, han desarrollado un nuevo catalizador que podría hacer que las pruebas de laboratorio como el PSA sean mucho más sensibles. E incluso puede acelerar las reacciones que neutralizan los productos químicos industriales tóxicos antes de que entren en lagos y arroyos.

Un artículo sobre la investigación, "Nanocubos de núcleo-capa de Pd-Ir:un tipo de mímica de peroxidasa versátil y altamente eficiente, "se publicó en línea el 3 de septiembre en ACS Nano . Además de Xia, los coautores son estudiantes de posgrado Jingtuo Zhang, Jiabin Liu y Haihang Ye y la estudiante Erin McKenzie de Michigan Tech; Moon J. Kim y Ning Lu de la Universidad de Texas en Dallas; y Ye Xu y Kushal Ghale de la Universidad Estatal de Louisiana. El equipo de LSU realizó cálculos teóricos, y el equipo de UT Dallas contribuyó con imágenes de microscopía electrónica de alta resolución.

Mímica de peroxidasa

Su nuevo catalizador imita la acción de bioquímicos similares que se encuentran en la naturaleza, llamadas peroxidasas. "En animales y plantas, estas peroxidasas son importantes, por ejemplo, se deshacen del peróxido de hidrógeno, que es perjudicial para el organismo, "dijo Xia, profesor asistente de química en Michigan Tech. En medicina, las peroxidasas se han convertido en herramientas poderosas para acelerar las reacciones químicas en las pruebas de diagnóstico; una peroxidasa que se encuentra en la raíz de rábano picante se usa comúnmente en la prueba estándar de PSA.

Sin embargo, estas peroxidasas naturales tienen inconvenientes. Pueden ser difíciles de extraer y purificar. "Y, están hechos de proteína, que no es muy estable, "Explicó Xia." A altas temperaturas, ellos cocinan, como la carne ".

"Es más, su eficiencia es justa, ", agregó." Queríamos desarrollar una peroxidasa mímica que fuera sustancialmente más eficiente que la peroxidasa natural, lo que conduciría a una prueba de PSA más sensible ".

Prueba de PSA cien veces más sensible

Su nuevo catalizador, hecho de cubos a nanoescala de paladio recubiertos con algunas capas de átomos de iridio, hace precisamente eso. Las pruebas de PSA que realizó el equipo de Xia usando el catalizador de paladio-iridio fueron 110 veces más sensibles que las pruebas completadas con la peroxidasa convencional.

"Después de cirugía, es vital detectar una pequeña cantidad de antígeno prostático, porque de lo contrario puede obtener un falso negativo y quizás retrasar el tratamiento del cáncer, ", dijo Xia." Nuestro objetivo final es perfeccionar aún más nuestro sistema para su uso en laboratorios de diagnóstico clínico ".

Xia espera que su imitación de peroxidasa algún día salve vidas mediante la detección temprana del cáncer y otras enfermedades. También planea explorar otras aplicaciones, incluyendo cómo se compara con la peroxidasa de rábano picante en otras reacciones catalíticas:descomposición de productos de desecho industrial tóxicos como fenoles en sustancias inofensivas.

Finalmente, el equipo quiere comprender mejor por qué su catalizador de paladio-iridio funciona tan bien. "Sabemos que el revestimiento de iridio es la clave, "Dijo Xia." Creemos que hace que la superficie sea pegajosa, para que los reactivos químicos se unan mejor ".