lunes, 24 de enero de 2011

¿Cómo funciona un medidor de glucosa para diabéticos?

Bocaccio, un pionero en la detección
La diabetes es una de las enfermedades más extendidas en los países desarrollados. Junto a factores genéticos, un estilo de vida sedentario y una alimentación rica en grasas y carbohidratos son los principales determinantes para contraer esta enfermedad, que no tiene nada de dulce. Un diabético está obligado a controlar de forma muy estricta el nivel de azúcar en sangre, ya que tanto un defecto como un exceso pueden tener consecuencias fatales. Esta es la causa por la que las tiras reactivas de glucosa son, junto con los test de embarazo, los dispositivos biotecnológicos más vendidos. La primera referencia a un biosensor de glucosa la encontramos en el Decamerón de Bocaccio. En uno de los cuentos se describe como un doctor determina el sabor dulce de la orina de una paciente. Un diabético elimina el exceso de glucosa en la orina, no obstante, un análisis de orina no es demasiado útil para controlar el nivel de azúcar. La prueba de embarazo es cualitativa (hay o no hay), por que no puedes estar un poco embarazada, por lo tanto solo interesa averiguar si la hormona esta o no esta presente. En cambio la prueba del azúcar es cuantitativa, (¿Cuánto hay?). La cantidad eliminada en orina no guarda relación directa con la cantidad en sangre, ya que habría que considerar más aspectos como la hidratación o el funcionamiento del riñón. Una prueba fiable debe realizarse siempre a partir de sangre. Por lo tanto tenemos dos problemas: primero, que la prueba es en sangre, y segundo, que el resultado no puede ser hay o no hay glucosa, sino, cuanta glucosa hay. El primer problema es fácil de solventar con un mínimo de precauciones. Normalmente los sistemas para análisis en laboratorio son reutilizables, pero los de uso personal no. Parece una cuestión trivial, pero en sistemas reutilizables existe el riego que personas diferentes comparten material, con el riesgo de infecciones. Además precisan una metodología adecuada para su reutilización, que mucho usuarios no cumplen, dando lugar a lecturas erróneas. Por lo tanto el sistema más popular son las tiras de un solo uso que se acoplan a un lector.



Esquema de funcionamiento de un tira (Biotecnología para principiantes, Renneberg) 




La base del funcionamiento de estas tiras es la enzima glucosa oxidasa. En condiciones normales esta enzima convierte la glucosa y el oxígeno en ácido glucónico y agua oxigenada. Otro problema añadido: El oxigeno es difícil de fijar a las tiras y para que la lectura sea fiable, la concentración de oxigeno debe ser siempre la misma. Tampoco te puedes fiar del oxígeno atmosférico, por que a nivel del mar la prueba daría un valor, y en la cima del Teide otro. Este problema se solventa trucando al enzima para que en vez de aceptar oxígeno utilice otra molécula. Las tiras de un solo uso están impregnadas de glucosa oxidasa y de ferroceno y llevan un chip. La glucosa oxidasa oxida a la glucosa y transfiere los electrones al ferroceno, y el ferroceno a suvez transfiere estos electrones al chip. Mucha glucosa, implica mucho ferroceno reducido, lo que a su vez quiere decir que llegaran muchos electrones al chip… ergo: más intensidad de corriente. De la misma forma, poca glucosa en sangre implica poca intensidad de corriente. El aparato lector correctamente calibrado es capaz de traducir el valor de esta intensidad de corriente en concentración de glucosa en sangre. Y así avisar al usuario si tiene que inyectarse insulina o comerse un caramelo.

6 comentarios:

  1. Qué interesante! La verdad es que era algo que me preguntaba y has satisfecho mi curiosidad. Pero me queda una duda: en el primer caso que suponía un problema, dices que el oxígeno se forma como producto de la reacción y no es medible (al no poderse fijar) no? En el segundo caso, entiendo que los electrones de la oxidación de la glucosa son captados por el ferroceno pero (y aquí viene mi pregunta), ¿no se forma ningún producto de la reacción como en el otro caso? (el esquema no me ha aclarado mucho)
    Gracias y un saludo

    Veder

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  2. La reaccion de la glucosa oxidasa es:

    glucosa + oxigeno ::: agua oxigenada mas gluconolactona.

    El oxigeno no se forma como producto de la reacción, al contrario, es un reactivo. El producto es el agua oxigenada. Para que la reacción pueda ser cuantitativa la concentración de oxigeno debe ser constante... algo que no se puede conseguir fácilemente, por eso se substituye el oxigeno por ferroceno, que se reduce en ferricinio.

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  3. Ah vale! ya me ha quedado claro
    Gracias por la explicación.

    Un saludo

    Veder

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  4. Me ayuda en una parte de mi tarea pero sabras de casualidad como le hacían antes para medir esto? Antes de toda la tecnología que tenemos

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    1. Se hacía la misma reacción química, pero en vez de un chip en un tubo de ensayo, midiéndose la absorbáncia en un espectrofotómetro.

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    2. Perdona el matiz: actualmente se sigue utilizando la técnica de la glucosa oxidasa en tubo y lectura en espectrofotómetro (se cuantifíca el agua oxigenada en una segunda reacción con peroxidasa) en los laboratorios de análisis clínicos, con pequeños espectrofotómetros o grandes autoanalizadores. El uso de química seca es minoritario en laboratorio.
      Tal vez Áulide pregunta por las técnicas anteriores a las enzimáticas que llevarán 35 o 40 años en el mercado, no estoy seguro porque las anteriores las conozco por analistas mayores (yo tengo 49 años) que me las explicaron, y por textos clásicos como el Suarez Peregrin. Eran las técnicas que determinaban "cuerpos reductores", procedimientos químicos muy laboriosos en general y muy poco precisos Ej: método de Benedict: reducción del ácido pícrico y transformación a picrámico por el azucar en medio alcalino y caliente.

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