El cáncer de cérvix es el cuarto tipo de tumor más frecuente a nivel mundial en mujeres. Según datos de la SEOM se estiman unos 604.000 nuevos casos en 2020, lo que representa el 6.5% de los cánceres en mujeres, con un total de 342.000 fallecimientos. En España el cáncer de cérvix ocupa el puesto número quince entre los más frecuentes en mujeres, con una incidencia de 5.3 casos por cada100.000 mujeres al año y una mortalidad de 1.5 casos por cada 100.000. Una tasa alta pero no tanto como las más altas, que se producen en África oriental, África Austral, África subsaharina, Melanesia, África occidental, Sudeste asiático y América del Sur. En los últimos años, se ha demostrado una reducción sustancial de las víctimas coincidiendo con países de mayores recursos, mientras que se estabilizaron o aumentaron en los países más pobres. Y una de las causas es, sin duda, no solo la capacidad de tratamiento sino su detección temprana, como ocurre con la mayoría de cánceres.

En España el cáncer de cérvix ocupa el puesto número quince entre los más frecuentes en mujeres.

 

Investigadores de la Universidad Chung-Ang desarrollan un nuevo biosensor de ADN para el diagnóstico temprano del cáncer de cuello uterino

El diagnóstico del cáncer de cuello uterino implica la detección de ADN diana producidos a partir del virus del papiloma humano (VPH) -16 y VPH-18. Recientemente, investigadores de la Universidad Chung-Ang desarrollaron un biosensor de ADN electroquímico con sensibilidad mejorada para la detección eficaz del VPH con alta especificidad. Lograron esta hazaña utilizando un compuesto de nanolámina de nanocebolla de grafito y disulfuro de molibdeno con una transferencia de electrones conductiva mejorada en comparación con la nanolámina sola. 

Su avance puede abrir puertas al desarrollo de biosensores electroquímicos para el diagnóstico precoz de diversas dolencias.

 

Nanocebollas: Un compuesto de nenotecnología

El disulfuro de molibdeno (MoS 2 ) ha llamado recientemente la atención entre los investigadores de ciencias de materiales debido a su capacidad para formar nanohojas bidimensionales como el grafeno. Las nanohojas se crean mediante el apilamiento de capas S – Mo – S que interactúan mediante interacciones de Van der Waals. Además, las propiedades estructurales, ópticas, térmicas y electroquímicas únicas del MoS 2 han abierto múltiples vías de investigación en varios campos, incluido el desarrollo de plataformas de detección química y de detección de biomoléculas, optoelectrónica, supercondensadores y baterías. 

Tradicionalmente, las nanoestructuras de carbono se han empleado como plataforma de inmovilización del ADN. 

 

Para sustituir el carbono por MoS 2 como sensor electroquímico de ADN eficaz, es necesario mejorar considerablemente la conductividad eléctrica del MoS 2 . En este contexto, la profesora asociada Eunah Kang y el Sr. Youngjun Kim de la Escuela de Ingeniería Química y Ciencia de Materiales de la Universidad Chung-Ang (Corea) han ideado recientemente una solución elegante. El dúo ha desarrollado un biosensor de ADN electroquímico utilizando un compuesto de nanohojas de nanocebolla grafítica /disulfuro de molibdeno (MoS 2 ), que detecta eficazmente el virus del papiloma humano (VPH)-16 y el VPH-18, y puede servir como diagnóstico temprano del cáncer de cuello uterino.

" Las nanocebollas poseen estructuras grafíticas sp2 y se derivan de nanodiamantes cristalinos sp3 mediante recocido térmico o irradiación láser ", explica el Dr. Kang. Su avance se publicó en el volumen 21 del Journal of Nanobiotechnology el 10 de junio de 2023. 

 

El dúo de investigadores preparó la nueva superficie del electrodo para sondear la quimisorción del ADN permitiendo la conjugación química entre dos grupos funcionales: enlaces acilo en las superficies de nanocebollas funcionalizadas y grupos amina presentes en las nanohojas de MoS 2 modificadas . Los experimentos de voltamperometría cíclica revelaron que un electrodo compuesto 1:1 tenía una forma rectangular mejorada en comparación con la de un electrodo de nanoláminas de MoS 2 . " Esto indicó la naturaleza amorfa de las nanocebollas con capas de carbono curvadas que facilitaron una mejora de la conductividad electrónica en comparación con las nanoláminas de MoS 2 solas ", destaca el Dr. Kang. 

Además, el dúo midió la sensibilidad de su novedoso dispositivo biosensor de ADN electroquímico hacia el VPH-16 y el VPH-18 empleando la técnica de voltamperometría de pulso diferencial (DPV) en presencia de azul de metileno (MB) como indicador redox. El Dr. Kang explica: “ El pico de corriente de DPV se redujo después de la quimisorción del ADN de la sonda y la hibridación del ADN objetivo. Dado que el ADN hibridado era bicatenario, indujo una intercalación electrostática de MB menos efectiva, lo que resultó en un pico de oxidación más bajo ”. 

El dúo descubrió que, en comparación con el electrodo de nanohojas de MoS, el electrodo compuesto de nanohojas de nanocebolla/MoS alcanzaba picos de corriente más altos, lo que indica un mayor cambio en el pico diferencial. Esto se atribuyó a una mayor transferencia de electrones conductivos debido a la nanocebolla. 

En particular, el sensor propuesto detectó los ADN diana producidos a partir de las líneas celulares cancerosas HPV-16 y HPV-18 Siha y Hela de manera efectiva y con alta especificidad. En consecuencia, las nanohojas de MoS 2 con conductividad eléctrica mejorada facilitada por la complejación con nanocebollas proporcionan una plataforma adecuada para desarrollar biosensores electroquímicos eficaces y eficientes para el diagnóstico temprano de una amplia variedad de dolencias, incluido el cáncer de cuello uterino. 

Además, la combinación de nanocebollas o nanodiamantes con diferentes biomateriales orgánicos puede facilitar la funcionalidad química, la conductividad de la transferencia de electrones, la absorción de luz y más. Estos, a su vez, pueden conducir a una detección innovadora de enfermedades, sistemas de administración de fármacos específicos e imágenes y diagnósticos biomédicos.

 

Una investigación puntera en Corea del Sur

Eunah Kang es profesora asociada en la Facultad de Ingeniería Química y Ciencia de Materiales de la Universidad Chung-Ang (CAU). Recibió su doctorado. en Ingeniería Biomédica de la Universidad Purdue en 2007. Su grupo en CAU desarrolla enfoques versátiles para sistemas de administración de fármacos, sensores y agentes teragnósticos de imágenes mediante el diseño de complejos con nuevos materiales orgánicos e inorgánicos. Esto incluye la combinación de nanodiamantes o nanocebollas con biopolímeros y vehículos de administración de medicamentos comunes para permitir funciones y aplicaciones innovadoras en biomedicina.

La Universidad Chung-Ang es una universidad privada de investigación integral ubicada en Seúl, Corea del Sur. Se inició como jardín de infancia en 1916 y alcanzó el estatus de universidad en 1953. Está totalmente acreditado por el Ministerio de Educación de Corea. La Universidad Chung-Ang lleva a cabo actividades de investigación bajo el lema "Justicia y Verdad". Su nueva visión para cumplir 100 años es "El líder creativo global". La Universidad Chung-Ang ofrece programas de pregrado, posgrado y doctorado, que abarcan una facultad de derecho, un programa de gestión y una facultad de medicina; Tiene 16 escuelas de pregrado y posgrado cada una. Los programas de cultura y arte de la Universidad Chung-Ang se consideran los mejores de Corea.

Estudio completo disponible online: A graphitic nano-onion/molybdenum disulfide nanosheet composite as a platform for HPV-associated cancer-detecting DNA biosensors  (Un compuesto de nanoláminas de nanocebolla y disulfuro de molibdeno como plataforma para biosensores de ADN que detectan el cáncer asociado al VPH) Youngjun Kim & Eunah Kang J Nanobiotechnol 21, 187 (2023). https://doi.org/10.1186/s12951-023-01948-6

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Fuente: Chung-Ang University Foto de Louis Reed en Unsplash