Investigadores de la Universitat Jaume I de Castelló (UJI) han comenzado a diseñar un sensor óptico con nanopartículas, integrable en la cámara de los teléfonos móviles inteligentes, para detectar el nivel de glucosa en la lágrima de las personas con diabetes.

El proyecto Nanotears está liderado por el Grupo de Investigación de Óptica (GROC) en colaboración del Servicio de Oftalmología del Hospital General Universitario de Castelló y la empresa de telefonía BQ.

Se trata de la primera iniciativa de la UJI que recibe una ayuda Marie Skłodowska-Curie de la modalidad becas individuales del programa europeo Horizonte 2020, de la Unión Europea.

El objetivo principal de Nanotears es fabricar nanopartículas con tecnología láser basada en la ruptura nanométrica del material deseado mediante el uso de un láser pulsado. Uno de los puntos clave de este método es que no genera residuos durante la producción, lo que le caracteriza por ser sostenible y respetuoso con el medio ambiente.

En concreto, la investigadora de GROC y coordinadora de este proyecto, Gladys Mínguez, comenta que en los laboratorios de la Escuela Superior de Tecnología y Ciencias Experimentales de la UJI se sintetizan «puntos cuánticos de carbono, es decir, nanopartículas de carbono menores de 10 nm –unas 10.000 veces más pequeñas que el tamaño de un cabello–, que se caracterizan por tener una baja toxicidad, ser fotoluminiscentes y fotoestables».

Un laboratorio de bolsillo para la diabetes

«Queremos desarrollar un dispositivo diagnóstico no invasivo, compacto e integrado en la cámara de un teléfono inteligente, que actuará de pequeño laboratorio de bolsillo con el que se medirá la concentración de glucosa en lágrima de una forma sencilla y confiamos que en el futuro permita facilitar el control de la diabetes», asevera la profesora de Física. Sin embargo, durante el desarrollo de este proyecto «vamos a realizar el trabajo preliminar para el diseño de la tecnología necesaria para crear este innovador medidor de glucosa en lágrima mediante la luz», agrega. El investigador principal del proyecto Nanotears y director de GROC, Jesús Lancis, también vicerector de Investigación y Doctorado, asegura: «La alta pureza de la superficie de los nanomateriales generados por ablación láser ha de ser la clave para su modificación química en el desarrollo de la acción Nanotears que permitirá un avance en la monitorización de pacientes diabéticos mediante telemedicina». Lancis recuerda que las tecnologías fotónicas y los dispositivos basados en el empleo de luz, como muestra este proyecto financiado por la Comisión Europea, «juegan un papel cada vez más significativo en la resolución de los retos a los que se enfrenta la sociedad actual como la generación de energía, la eficiencia energética, el envejecimiento saludable, el cambio climático o la seguridad de la población».

Por su parte, el investigador postdoctoral que será contratado en la UJI con la subvención Marie Curie para desarrollar Nanotears, Wycliffe Kiprop Kipnusu, considera un reto en su carrera «avanzar hacia nuevas fronteras de la ciencia, como la fabricación asistida por láser de sensores de glucosa, la investigación en el campo médico y las tecnologías móviles actuales». Kiprop también desea que el proyecto tenga un resultado positivo, ya que «ello supondría un cambio significativo en la lucha contra la diabetes a escala mundial». El Servicio de Oftalmología del Hospital General Universitario de Castelló será el encargado de supervisar la actividad de Nanotears vinculada con la obtención de muestras de pacientes con diabetes, tanto de lágrima como de sangre, para desarrollar la nueva herramienta de medición, correlacionar los valores obtenidos de la glucosa en lágrima con los de un glucómetro convencional, además de establecer los protocolos de ética y protección de datos de la investigación.

La doctora Elena Sorlí es la responsable de esta línea de trabajo y apunta que, actualmente, el mecanismo para el control de glucosa utilizado por el paciente diabético en su domicilio es mediante punción digital con una lanceta y medición con un glucómetro. Suele realizarse dos o tres veces al día, con la consiguiente molestia y riesgo de infección. Por ello, Nanotears pretende desarrollar un sistema de determinación de glucosa alternativo, en lágrima, fiable y no invasivo. Para iniciar el diseño del sensor, «va a ser fundamental un adecuado sistema de recogida de lágrima del paciente. Se realizará mediante un capilar de 20 microlitros posicionado cuidadosamente en el menisco lagrimal y evitando tanto la estimulación conjuntival como la secreción lagrimal refleja, que podría modificar las características de la muestra», explica la oftalmóloga. A continuación, las muestras se trasladarán al Departamento de Física de la Universitat Jaume I, donde «pondremos en contacto las lágrimas con los puntos cuánticos funcionalizados y aplicaremos una luz láser o LED de color azul a la muestra. Esta emitirá una señal de fluorescencia y calibrándola calcularemos la cantidad de glucosa y desarrollaremos el sensor óptico que, con posterioridad, se incorporará a la cámara de los móviles. Desde este dispositivo se podrán detectar sencilla y rápidamente los cambios de glucosa mediante simples cambios de intensidad de la señal fluorescente», exponen los miembros de GROC.

Integración en el móvil

Por su parte, el fundador de BQ, Ravin Dhalani, y supervisor de Nanotears en los laboratorios de I+D en tecnología de la imagen que la empresa dispone en Madrid, argumenta que los sensores de glucosa adaptados a la tecnología móvil «facilitarán el acceso a la detección de diabetes en segmentos mayores de población en los países en vías de desarrollo, gracias tanto al aumento de la potencia de procesamiento en los teléfonos móviles como a las posibilidades para emplearse en amplias zonas geográficas, en contraste con equipos sofisticados que se concentran en un número limitado de países». De hecho, «la conocida como mHealth, es decir, la práctica de la medicina apoyada por los dispositivos móviles, está teniendo un gran auge en las últimas décadas y la participación de BQ en este proyecto muestra nuestra apuesta por avanzar en esta dirección y por mejorar la calidad de vida de las personas diabéticas», concluye Dhalani.

La diabetes es una enfermedad crónica que aparece cuando el páncreas no produce insulina suficiente o cuando el organismo no utiliza eficazmente la insulina que produce. Existen 422 millones de personas diabéticas en el mundo, según cifras de 2016 de la Organización Mundial de la Salud (OMS), es decir, afecta al 8,5% de la población adulta, y fue responsable de 1,2 millones de muertes en el año 2012. La prevalencia de diabetes en España es el 10,6% de los hombres y el 8,2% de las mujeres. Entre las posibles complicaciones de esta enfermedad se incluyen afectaciones a nivel cardiaco, neurológico, renal, ocular, vascular periférico y riesgo fetal en embarazadas. «Es imprescindible un buen control de los factores de riesgo, un diagnóstico precoz de la enfermedad y un adecuado manejo terapéutico de la misma a fin de intentar controlar las severas consecuencias de esta patología», insiste la oftalmóloga Sorlí.

La manipulación de la luz centra las diversas líneas de trabajo del Grupo de Investigación de Óptica (GROC) de la Universitat Jaume I, dirigido por Jesús Lancis. Sus miembros son expertos en el diseño de algoritmos para el control digital de la luz mediante dispositivos programables. La aplicación de esta tecnología les ha permitido patentar, conjuntamente con investigadores de la Universidad de Murcia, un procedimiento para la visualización de la retina en personas afectadas por cataratas, así como colaborar en la fabricación de fluidos con nanopartículas en suspensión para mejorar las propiedades de absorción y transmisión de calor de los fluidos térmicos convencionales.