Microesferas bacterianas ingeribles: el nuevo método no invasivo para detectar enfermedades gastrointestinales

Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Este de China han presentado un avance prometedor en el campo del diagnóstico digestivo: un sensor ingerible formado por diminutas microesferas cargadas con bacterias modificadas. El trabajo, publicado en la revista ACS Sensors, describe cómo estas “píldoras” microscópicas son capaces de identificar marcadores biológicos asociados a enfermedades gastrointestinales y, además, pueden recuperarse fácilmente del organismo gracias a partículas magnéticas incorporadas en su interior.

Las microesferas, diseñadas para ser ingeridas como cualquier cápsula oral, contienen bacterias programadas para reaccionar ante determinadas moléculas, así como nanopartículas magnéticas que permiten su extracción posterior mediante un imán. El objetivo de este innovador sistema es detectar señales biológicas propias de patologías intestinales. En el estudio, los científicos se concentraron en identificar hemo, un componente derivado de los glóbulos rojos que revela la presencia de sangrado en el tracto digestivo.

Para evaluar su eficacia, las microesferas se administraron a ratones que padecían colitis. Después de pasar por todo el sistema gastrointestinal, las pequeñas cápsulas se excretaron en las heces. Fue entonces cuando ocurrió la prueba decisiva: los sensores recuperados detectaron hemorragias internas en cuestión de minutos. Según la coautora del estudio, Ying Zhou, esta aproximación “abre un nuevo paradigma para la detección rápida y no invasiva de enfermedades gastrointestinales”.

La necesidad de diagnósticos de enfermedades gastrointestinales menos invasivos

En Estados Unidos, millones de personas conviven con patologías como el cáncer colorrectal o la enfermedad inflamatoria intestinal, entre ellas la colitis ulcerosa. Estos trastornos o enfermedades gastrointestinales pueden generar sangrado, dolor abdominal y diarrea, además de un riesgo elevado de complicaciones.

El método diagnóstico más utilizado en la actualidad es la colonoscopia, una técnica muy precisa pero también invasiva y que requiere preparación previa, lo que hace que muchos pacientes retrasen su realización.

Debido a estas limitaciones, numerosos grupos de investigación exploran alternativas más cómodas y accesibles para el diagnóstico de las enfermedades gastrointestinales. En años recientes se han desarrollado bacterias sintéticas capaces de detectar biomarcadores intestinales. Sin embargo, estas bacterias suelen degradarse antes de completar su recorrido y su recuperación tras su paso por el tracto digestivo resulta complicada.

Encapsulación de bacterias para aumentar su eficacia

Para superar estos inconvenientes, el equipo chino ideó un mecanismo de protección basado en el alginato de sodio, un espesante habitual en la industria alimentaria. Encerraron las bacterias sensibles al hemo dentro de microesferas de hidrogel elaboradas con este material y, al mismo tiempo, incorporaron partículas magnéticas. El resultado fue un sensor robusto, capaz de soportar las condiciones corrosivas del sistema digestivo.

Las pruebas de laboratorio confirmaron que la estructura de hidrogel no solo preservaba la viabilidad de las bacterias, sino que también permitía que el hemo traspasara la cápsula y activara la respuesta lumínica. De esta manera, cuando las bacterias detectaban trazas de sangre, emitían luz, señal que posteriormente podía medirse tras la recuperación de las microesferas.

El equipo administró los sensores que detectan las enfermedades gastrointestinales a ratones con distintos grados de colitis, desde animales sin signos de enfermedad hasta modelos con inflamación severa. Una vez ingeridas, las microesferas viajaron a través del intestino y fueron expulsadas sin dificultad. Posteriormente, los investigadores emplearon un imán para separarlas de las heces y analizar su señal lumínica.

Uno de los resultados más destacados fue la rapidez del proceso: la recuperación de las microesferas, su limpieza y la medición de la luz emitida requerían aproximadamente 25 minutos. Además, la intensidad lumínica aumentaba de manera proporcional al avance de la enfermedad, lo que indicaba mayores concentraciones de hemo en los ratones con colitis más grave. En paralelo, al administrar las microesferas a ratones sanos se comprobó que el material era biocompatible y seguro, sin provocar efectos adversos.

Perspectivas futuras

Aunque este sensor bacteriano aún no se ha probado en humanos, los autores del estudio consideran que la encapsulación de bacterias detectoras podría convertirse en una herramienta de amplio uso clínico. La tecnología no solo podría servir para diagnosticar enfermedades gastrointestinales, sino también para monitorizar tratamientos y seguir la evolución de los pacientes sin necesidad de recurrir a procedimientos invasivos.