Unas placas desechables con levadura detectan la exposición a la radiación de manera instantánea

Una plataforma de detección de radiación biohíbrida, basada en células de levadura (Saccharomyces cerevisiae), puede detectar daños por radiación al cuantificar la actividad metabólica de la población de microorganismos.

Desarrollado en la Universidad de Purdue (Lafayette, IN, EUA), el sensor portátil desechable es un dispositivo de tipo película fabricado en un sustrato de papel con células de levadura modeladas entre dos electrodos. La población de levadura es sensible a la radiación cuando está seca y se lee activándola con una gota de agua. Cuando las células de levadura se exponen a radiación ionizante y posteriormente se les permite fermentar una solución de glucosa, exhiben una conductividad eléctrica menor que la de una levadura no expuesta, y esta conductividad es proporcional a la impedancia medida del medio de fermentación.

Cuanto mayor sea la dosis de radiación, mayor será el porcentaje de células de levadura que mueren. Mojar la insignia con agua activa las células que todavía están vivas para consumir glucosa y liberar dióxido de carbono (CO2), el mismo proceso de fermentación responsable de preparar cerveza y hacer que el pan se eleve. Cuando el CO2 hace burbujas en la superficie del medio, también se forman iones, lo que aumenta la conductividad eléctrica de las células de S. cerevisiae, una conductividad que se puede medir conectando la placa a un sistema de lectura.

En un estudio del dispositivo prototipo, un sensor de 18 × 18 mm2, de 0,57 mm de espesor, con levadura molida filtrada a través de una malla de 50 μm, este demostró sensibilidad cuando se expuso al cesio radioactivo (Cs-137), con una dosis mínima detectable de una en mil millones, comparable a la de las placas comerciales actuales. El examen de los cultivos de levadura bajo microscopía de fluorescencia sugirió que la sensibilidad se debía principalmente a las membranas dañadas en la pared celular y en las mitocondrias. El estudio fue publicado el 8 de agosto de 2018 en la revista Advanced Biosystems.

“Actualmente, los trabajadores de radiología están obligados a usar placas, llamadas dosímetros en varias partes de sus cuerpos para controlar su exposición a la radiación”, dijo el autor principal, el profesor de ingeniería eléctrica e informática, Babak Ziaie, PhD. “Usan las placas durante uno o dos meses, y luego las envían a la compañía que las hizo, pero la empresa tarda semanas en leer los datos y enviar un informe al hospital. Los nuestros dan una lectura instantánea a un costo mucho más bajo”.

Los sensores de radiación portátiles (dosímetros) para los trabajadores de industrias intensivas en radiación proporcionan una medida de la exposición a la radiación, pero no de sus efectos sobre el tejido biológico.

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Universidad de Purdue