Diseño de la etapa de biorrecepción-transducción de un genosensor para la identificación de Helicobacter pylori en muestras de fluido gástrico

Abstract

Helicobacter pylori es una bacteria que coloniza la mucosa gástrica y está asociada a enfermedades como la gastritis y el cáncer gástrico, representando un desafío para su detección debido a la limitada sensibilidad y especificidad de los métodos actuales. En este contexto, los biosensores surgen como una alternativa prometedora, aunque su sensibilidad y estabilidad dependen en gran medida de la elección del transductor, el biorreceptor y la estrategia de inmovilización.

Este estudio desarrolla la etapa de biorrecepción-transducción de un genosensor electroquímico para la detección de Helicobacter pylori en muestras de fluido gástrico. Inicialmente, se estableció un diseño conceptual considerando las propiedades fisicoquímicas del fluido, seleccionando un electrodo serigrafiado de oro con una superficie modificada para mejorar la sensibilidad en la detección de ADN. En el diseño detallado, se seleccionó como biorreceptor una secuencia específica del alelo vacAs1 del gen vacA, debido a su alta prevalencia en cepas virulentas de H. pylori asociadas a la ulceración y cáncer gástrico. Se evaluó su estabilidad estructural a diferentes temperaturas para entender cómo las condiciones térmicas afectan la estabilidad de la hebra, su especificidad mediante la introducción de SNPs —analizando los cambios en ∆G, ∆H y ∆S—, y el comportamiento de interacción del dúplex con el fluido, así como su estabilidad en términos energéticos, con una energía total de –133.014 kJ/mol a 25 °C bajo condiciones simuladas de fluido gástrico. Además, se exploró una estrategia de detección sin marcadores, aprovechando la estructura y propiedades redox de la secuencia.

Las nanopartículas de oro (AuNPs), inmovilizadas sobre un material semiconductor debido a su afinidad con el enlace Au–S, facilitaron la inmovilización del ADN tiolado correspondiente al gen vacAs1 en la superficie del electrodo, mejorando así la señal de corriente. Finalmente, mediante simulaciones in silico, se evaluó el comportamiento físico del biorreceptor y, mediante voltamperometría cíclica, se determinó una señal electroquímica que permitió establecer un límite de detección de 6,79 ×10^(-13) M. Este diseño in silico representa un avance en la detección electroquímica de H. pylori, ofreciendo una alternativa más sensible y menos invasiva para entornos clínicos.