Un nuevo enfoque para medir la glucosa en la sangre

El punto de partida es un problema de alcance global: la diabetes, que afecta a 828 millones de personas en el mundo (según un estudio reciente respaldado por la OMS), requiere de un monitoreo constante de los niveles de glucosa en la sangre como parte de su tratamiento. Este monitoreo suele implicar la extracción de una muestra de sangre y depende en gran medida de tiras reactivas que contienen una proteína específica, una enzima que interactúa con la glucosa y genera una señal medible. Si bien este es un sistema funcional y generalmente aceptado, lo cierto es que presenta ciertas limitaciones en términos de costo y rapidez de producción que podrían optimizarse. 

Ante este desafío, Jesús Valdiviezo, investigador del Departamento Académico de Ciencias -Sección Química- de la PUCP, propone una investigación destinada a replantear la manera en que se mide la glucosa en el ámbito clínico. “Lo que se busca es migrar de los sensores basados en enzimas a otros que funcionan a partir de materiales fácilmente generables, como superficies de óxido de cobre”, explica.

La accesibilidad es fundamental en esta propuesta. Cuando los materiales a los que se refiere Valdiviezo se exponen al ambiente, se oxidan de manera natural y forman óxido de cobre, una superficie que puede funcionar como alternativa eficaz. La apuesta es sustituir los sensores enzimáticos por materiales más accesibles, rápidos de obtener y económicos, capaces no solo de medir glucosa, sino eventualmente de adaptarse a otros tipos de análisis. 

Un material que promete

El proyecto se desarrolla en colaboración con el Tecnológico de Monterrey (México), cuyos investigadores cuentan con experiencia en el monitoreo de señales eléctricas y que ya han encontrado indicios de que las superficies de óxido de cobre presentan buena afinidad con la glucosa. Las interrogantes que quedan por responder son por qué ocurre esta selectividad favorable, cómo se produce y qué posibilidades ofrece para el desarrollo de sensores en el futuro.

Ahí radica la contribución de la PUCP. Parte de la especialidad de Jesús Valdiviezo, investigador principal del proyecto, consiste en el uso de herramientas computacionales capaces de modelar con gran exactitud lo que ocurre en los organismos a escala molecular. A través de simulaciones detalladas, es posible generar una especie de película o serie de fotografías que muestran cómo las moléculas de glucosa interactúan y se adhieren a la superficie de óxido de cobre. Además, estas simulaciones permiten observar el proceso mediante el cual las moléculas liberan cargas eléctricas, lo que finalmente posibilita medir la concentración de glucosa en sangre. 

Modelo escalable

Una vez comprendido el mecanismo, los modelos pueden contrastarse con experimentos de laboratorio y, además, plantear escenarios hipotéticos para anticipar su desempeño en distintas condiciones. Por ejemplo, incorporar otras sustancias presentes en la sangre, como la fructosa o la sacarosa (dos tipos diferentes de azúcar), para evaluar las posibilidades del óxido de cobre como material sensor. Incluso se puede explorar la adaptación de este modelo a otras muestras biológicas, como el sudor, lo que abriría la posibilidad de medir hormonas o neurotransmisores, como el cortisol o la dopamina. 

Aunque la motivación inicial del proyecto es la diabetes, su alcance potencial es mucho más amplio. Entender en profundidad cómo y por qué funciona el óxido de cobre como sensor permite pensar estratégicamente en su mejora, adaptación y condiciones óptimas de operación. En esa combinación de simulación computacional y validación experimental se encuentra la clave de un diseño más eficiente de sensores para aplicaciones médicas futuras. Una iniciativa que nace de la investigación científica y que puede beneficiar a millones de personas.