Resumen

Las enfermedades renales aumentan a nivel mundial y muchas avanzan sin síntomas, por lo que detectarlas a tiempo es clave para evitar daños graves. Una forma de hacerlo es medir la albúmina, una proteína cuya presencia en la orina indica problemas en los riñones. No obstante, los métodos actuales suelen ser costosos, lentos y requieren laboratorios especializados. Este artículo presenta una alternativa prometedora: los sensores electroquímicos, dispositivos capaces de transformar reacciones químicas en señales eléctricas para identificar sustancias específicas. El uso de nanomateriales —estructuras muy pequeñas con alta capacidad de detección—, polímeros de impresión molecular —materiales diseñados para reconocer una molécula particular— y biorreceptores —componentes biológicos que actúan como “llaves” de reconocimiento— está permitiendo desarrollar sensores más precisos, portátiles y accesibles. Estas tecnologías podrían transformar el seguimiento de la salud renal, facilitando diagnósticos rápidos, económicos y cercanos al paciente, lo que representa una oportunidad para mejorar la calidad de vida y fortalecer la prevención de enfermedades renales.

Introducción

En el contexto actual de la medicina personalizada y los diagnósticos rápidos, la detección de biomarcadores se ha consolidado como una herramienta fundamental para monitorear el estado de salud de los pacientes. Entre estos biomarcadores, la albúmina es una proteína abundante en la sangre que destaca por su relevancia clínica al proporcionar información valiosa sobre la progresión de enfermedades hepáticas y, especialmente, renales.

Una de las afecciones más críticas asociadas a los niveles alterados de albúmina es la enfermedad renal crónica (ERC), la cual representa la segunda causa de muerte en Centroamérica y se ubica entre las principales a nivel mundial. En particular, México registra la mayor cantidad de años de vida ajustados por discapacidad debido a esta patología (Figura 1a) [1], [2]. En este contexto, el monitoreo confiable, rápido y accesible de los niveles de albúmina se perfila como una estrategia clave para la detección oportuna y el manejo eficaz de la ERC.

¿Qué es un biomarcador y por qué la albúmina sirve como uno en el control de la ERC?

Figura 1:a) Crecimiento de las enfermedades renales a nivel global, impacto en América y México. b) Presencia de albúmina en la orina asociada a daño renal.

Los biomarcadores clínicos son moléculas o sustancias medibles que se encuentran en el cuerpo y sirven como indicadores del funcionamiento normal o alterado de un organismo. En este sentido, la albúmina tiene un gran valor clínico: representa más del 50% de la proteína total del plasma sanguíneo y juega un papel crucial en la regulación de procesos fisiológicos esenciales [3]. Además, es una proteína metabolizada y reutilizada una vez que completa su ciclo útil, por lo que su excreción por medio de la orina tiende a ser baja y relativamente constante bajo condiciones normales, como se muestra en el escenario superior de la Figura 1b.

Sin embargo, cuando se presentan afecciones renales, como en el caso de la ERC, las unidades de filtración del riñón se ven afectadas, lo que permite que la albúmina se filtre y se excrete en la orina en mayor cantidad [4], como se representa en el escenario inferior de la Figura 1b. Este aumento se conoce como albuminuria y representa un importante factor de riesgo para la progresión de la ERC. De hecho, algunos estudios sugieren que más del 50% de los casos de ERC podrían pasar desapercibidos si se ignora la albuminuria [4]. Por lo tanto, el correcto monitoreo de la albúmina permite identificar tempranamente el daño renal y tomar medidas para prevenir su progresión.

Detección de albúmina: limitaciones de los métodos convencionales

La detección clínica de albúmina se ha realizado mediante técnicas como cromatografía, espectrofotometría, electroforesis y ensayos inmunoquímicos. Sin embargo, estas tecnologías enfrentan desafíos frente a las demandas actuales: altos costos, necesidad de equipos especializados, largos tiempos de análisis y dependencia de personal capacitado para obtener resultados confiables (Figura 2).

Además, los métodos más económicos o sencillos suelen carecer de la sensibilidad o selectividad necesarias para garantizar el adecuado seguimiento de la albúmina en muestras biológicas complejas como la orina o la sangre, donde abundan otras moléculas que pueden interferir en el análisis [2]. Esto obliga a procedimientos extensos de laboratorio, lo que aumenta el tiempo de entrega de resultados y puede introducir errores [4], [5].

Actualmente se buscan nuevas estrategias para el seguimiento de la albúmina, principalmente enfocadas en el desarrollo de sensores que tengan la capacidad de detectar exclusivamente la molécula objetivo, incluso cuando hay otras sustancias presentes en la muestra, y que puedan identificar pequeñas cantidades del biomarcador, lo cual es clave para diagnósticos tempranos de la ERC [6].

Sensores electroquímicos como una alternativa prometedora

Con el fin de mejorar la detección de albúmina han surgido nuevas estrategias basadas en el desarrollo de sensores electroquímicos, los cuales han demostrado tener el potencial para brindar la determinación rápida, precisa y accesible de la albúmina en muestras de sangre y orina.

Figura 2: Representación de las principales técnicas implementadas para la determinación de albúmina en muestras de sangre y orina. En la parte superior aparecen las convencionales; en la inferior, nuevas estrategias con sus ventajas y desventajas.

¿Cómo detectan la albúmina estos sensores?

La determinación electroquímica de albúmina, al igual que la de otros biomarcadores proteicos, se realiza principalmente mediante sensores de afinidad. Estos sensores funcionan mediante interacciones específicas entre el biomarcador y la superficie del electrodo. Una vez que la albúmina se une a dicha superficie, se produce un cambio detectable en la señal eléctrica, proporcional a su concentración (Figura 3a).

En los últimos años se han diseñado diferentes sensores según el tipo de superficie de reconocimiento:

Sensores con materiales nanoestructurados
Los materiales nanoestructurados son estructuras cuyo tamaño se encuentra entre 1 y 100 nanómetros (una millonésima parte de un milímetro). Tienen propiedades útiles, como gran área superficial y buena conductividad.

Para sensores de albúmina se han usado alótropos carbonosos —como nanotubos de carbono o grafeno— que aumentan el área activa del electrodo y promueven la interacción con la albúmina (Figura 3b). También se han diseñado superficies porosas capaces de separar la albúmina de otras moléculas interferentes [6], [9].

Aunque garantizan buena sensibilidad, su selectividad puede verse afectada por moléculas pequeñas como la creatinina o el ácido úrico [6].

Sensores con polímeros de impresión molecular
Los polímeros de impresión molecular (PIM) son materiales sintéticos con cavidades diseñadas para reconocer exclusivamente una molécula objetivo. Se elaboran formando un polímero alrededor de una plantilla —por ejemplo, la albúmina o un fragmento de esta— que luego se retira (Figura 3c) [10].

Estos sensores han mejorado la selectividad y, combinados con materiales nanoestructurados, permiten obtener alta sensibilidad [10], [11]. Son promisorios por su estabilidad y bajo costo de fabricación.

Sensores con biorreceptores
En este caso, la superficie de reconocimiento contiene estructuras biológicas como anticuerpos o aptámeros (fragmentos de ADN o ARN diseñados para reconocer moléculas específicas). Estas moléculas se unen selectivamente a la albúmina (Figura 3d).

Gracias a su alta especificidad, estos sensores permiten detectar niveles muy bajos del biomarcador. Sin embargo, suelen tener mayor costo de producción y menor estabilidad frente a cambios del entorno [12].

Figura 3: a) Representación del mecanismo de determinación electroquímica de albúmina mediante sensores de afinidad. b) Uso de materiales nanoestructurados. c) Polímeros de impresión molecular. d) Biorreceptores.

Perspectivas de aplicación clínica

En el campo del diagnóstico médico existe una tendencia hacia pruebas más sencillas y rápidas. En particular, los diagnósticos en el punto de atención (DPA, pruebas realizadas fuera del laboratorio en menos de una hora) son cada vez más demandados [6].

Los sensores electroquímicos, debido a su tamaño compacto, bajos costos de fabricación y capacidad de integración con dispositivos móviles y microchips, resultan ideales para estas aplicaciones, demostrando su potencial en la lucha contra la ERC.

Conclusión: una herramienta del futuro para el diagnóstico de la ERC

Los sensores electroquímicos están revolucionando la detección de albúmina y, con ello, el diagnóstico y monitoreo de enfermedades como la enfermedad renal crónica. Gracias a materiales nanoestructurados, biorreceptores y polímeros de impresión molecular, se ha mejorado significativamente su sensibilidad y selectividad, haciéndolos promisorios para el desarrollo de dispositivos DPA que permitan una detección más accesible, rápida y práctica.