El equipo de investigación de la Universidad de Pittsburgh ha desarrollado un sensor portátil que utiliza nanotubos de carbono y nanopartículas de oro para detectar incluso pequeñas cantidades de fentanilo, así como para distinguir entre el fentanilo y otros opioides.

En un artículo publicado en la revista Small:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202311835

los científicos explican que el fentanilo, un opioide sintético, es uno de los principales causantes de muertes por sobredosis en Estados Unidos y Canadá. A menudo se mezcla con otros medicamentos y está presente en cantidades tan pequeñas que puede ser difícil de detectar.

El nuevo sensor, sin embargo, es seis órdenes de magnitud más sensible que cualquier otro sensor electroquímico para este fármaco reportado en los últimos cinco años. Además del carbono y el oro, la clave de su eficacia es la incorporación de anticuerpos contra el fentanilo.

"Estamos utilizando la invención de la naturaleza, por así decirlo", dijo el investigador principal Alexander Star en un comunicado de prensa. "Así es como podemos alcanzar estos niveles ultrabajos de detección".

Inspirado en el covid y la marihuana, este sensor es una versión modificada de un sensor de covid-19 desarrollado por el grupo de investigación de Star en 2020, que a su vez es una adaptación de una prueba de aliento de THC, similar a un alcoholímetro, pero para marihuana, desarrollada en 2019.

El núcleo de cada uno de estos sensores está hecho de un chip al que se unen nanotubos de carbono, cada uno como un pequeño cable 100,000 veces más delgado que un cabello humano, eficaz para conducir electricidad. Adheridas a los nanotubos hay nanopartículas de oro, cada una de unos 43 nanómetros de altura.

En la práctica, las moléculas de fentanilo se unen a las nanopartículas, provocando una corriente que fluye a través de los nanotubos. Diferentes sustancias crean diferentes corrientes; utilizando el aprendizaje automático, el sensor pudo identificar una molécula de fentanilo. También tuvo una tasa de éxito del 91% en la diferenciación entre el fentanilo y otros opioides, lo que resulta útil para determinar si otro fármaco ha sido contaminado con fentanilo.

Para alcanzar su nivel de sensibilidad sin precedentes, Star y su equipo siguieron el ejemplo del sensor covid e incorporaron anticuerpos de fentanilo, adhiriéndolos a las nanopartículas. Las moléculas de fentanilo se unirían firmemente a cualquier anticuerpo que encontraran, cambiando la corriente que fluye de los anticuerpos a los nanotubos, señalando la presencia del fármaco.

El resultado fue un sensor capaz de detectar fentanilo en la escala femtomolar, es decir, 10 a 15 moles por litro, mientras que el sensor más cercano anteriormente solo puede detectar en la escala nanomolar, de 10 a 9 moles por litro.

"La naturaleza desarrolló estos receptores selectivos", dijo Star. "Los adaptamos a nuestra plataforma, los nanotubos de carbono".

Además de su sensibilidad, otro beneficio del nuevo dispositivo es su portabilidad. Detectar cantidades tan pequeñas de fentanilo actualmente requiere un espectrómetro de masas, una tecnología que no es particularmente móvil. El sensor de Star es lo suficientemente pequeño como para sostenerlo en la mano y lo suficientemente económico como para ser práctico.

En el futuro, el investigador prevé utilizar esta técnica para desarrollar un conjunto de sensores que puedan detectar muchos tipos de drogas.

Sensor de fentanilo con infusión de oro. (Imagen de Aimee Obidzinski, Universidad de Pittsburgh) .