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26 Septiembre 2022

La química de los pigmentos diagnósticos

El arte de los tatuajes se ha popularizado globalmente, tanto así que los científicos intentan “utilizarlos” con fines médicos incorporando biosensores para la detección colorimétrica de metabolitos.

Un tatuaje está marcado en la piel y no de manera superficial. La aguja traspasa la epidermis y deposita la tinta en la dermis, la capa de tejido de aproximadamente un milímetro de grosor que alberga nervios, vasos sanguíneos y folículos pilosos. La profundidad a la que se inyecta el pigmento permite que estos dibujos sean permanentes.

La historia sobre los tatouage es tan antigua como la civilización. Se trata de una costumbre practicada por diferentes culturas para la curación ceremonial, los ritos religiosos y para mostrar pertenencia a grupos.

También se aplicó con fines terapéuticos, como se desprende del descubrimiento de la momia de Ötzi, el Hombre de Hielo, cuyos restos fueron encontrados semi sepultados en una ladera del glaciar Tisenjoch, en la frontera austro italiana de los Alpes, por unos escaladores alemanes en septiembre de 1991.

Su cuerpo maltratado por la vida en las montañas guardaba un secreto: 61 marcas, que medían entre 0,7 y cuatro centímetros, a lo largo de rodillas, tobillos, espalda baja y otras zonas realizadas con un tinte obtenido a partir de carbón de origen vegetal [1]. 

Estaban divididas en 19 grupos de dos, tres y cuatro líneas paralelas y dos cruces, que podrían ser la primera prueba de que el hombre de la Edad del Cobre (3.200 a 2.200 a.C) los utilizaba como una especie de tratamiento o diagnóstico de problemas de salud, en particular dolor lumbar y enfermedad degenerativa articular de rodillas, tobillos y muñecas, una forma temprana de acupuntura con un efecto terapéutico sostenido [2].

Más allá de una moda

Desde su auge en el siglo XX, como vehículo de expresión e identidad vinculado a los movimientos del Punk y Rock & Roll, hasta hoy solo ha cambiado una cosa: su empleo con fines médicos en lugar de estéticos. 

Este arte parece haber encontrado un giro diagnóstico. Un equipo de científicos alemanes desarrolló sensores dérmicos permanentes que se pueden aplicar como tatuajes sobre la piel [3]. 

Como se detalla en la revista Angewandte Chemie International Edition, los ingenieros químicos de la Technische Universität München, pensaron que la técnica podría ser útil para colocar una formulación analítica colorimétrica en puntos del cuerpo donde es posible registrar cambios en las sustancias metabólicas, sin ninguna distancia espacial o retraso de tiempo y tal vez por un período de tiempo largo.

Al igual como un tatuador coloca tinta directamente en la dermis, los científicos inyectaron una fórmula de sensores donde se pueden medir las variaciones de ciertos nutrientes sin necesidad de entrar en contacto con la sangre. Las áreas pigmentadas variaban de color en respuesta a diferencias en los niveles de albúmina, glucosa o pH.

Cuidado y manejo de enfermedades

Las pruebas en piel modelo (de cerdo, muy parecida a la humana) demostraron que los tatuajes cambian de color con éxito cuando se modifican las concentraciones de biomarcadores clave, lo que marca un paso para el control, en tiempo real, de enfermedades crónicas como la diabetes.

Lograron identificar tres sensores químicos colorimétricos. El primero era un rastreador de pH simple que constaba de los colorantes rojo de metilo, azul de bromotimol y fenolftaleína. Al inyectarse en un parche animal, el tatuaje resultante pasaba de amarillo a azul si el pH se ajustaba de cinco a nueve, lo que podría alertar a los médicos sobre casos de acidosis o alcalosis.

Los otros dos sensores registraron los niveles de glucosa y albúmina. Los altos niveles de este monosacárido en el cuerpo pueden indicar diabetes, mientras que una caída en los de la proteína, insuficiencia hepática o renal.

El primero de ellos se fabricó a partir de reacciones enzimáticas de glucosa oxidasa y peroxidasa y, cuando los niveles se alteraron, el color cursó a verde oscuro o amarillo. Mientras que el segundo, se basó en un tinte amarillo que, en combinación con la albúmina, se volvía verde.

Las distintas variaciones cromáticas se evaluaron con la cámara de un teléfono inteligente y una aplicación con un algoritmo que determinaba las concentraciones de biomarcadores comparando las tonalidades de los biosensores con los puntos de calibración.

“La modificación del cuerpo mediante tatuajes es una costumbre de más de 4.000 años. Nosotros desarrollamos una tecnología cosmética funcional combinando este arte con biosensores colorimétricos mínimamente invasivos”, escribieron los investigadores en el artículo.

Sus aplicaciones podrían extenderse “a la detección de electrolitos, proteínas, microorganismos patógenos, gases, estado de deshidratación y una amplia gama de metabolitos”. Otro paso más para la medicina personalizada en pacientes que viven con enfermedades crónicas o necesitan monitoreo continuo [4].

Son miles las personas que han decidido utilizar el tatuaje como método para disimular el vitíligo, la decoloración de la piel provocada por otras enfermedades, quemaduras o cicatrices resultantes de heridas u operaciones. También hay quienes han incorporado información médica en sus cuerpos con palabras como “diabético”, “marcapasos” o “epiléptico”.

Cuando se comiencen a probar en humanos, es posible que muchos recurran a la química de estos pigmentos diagnósticos para llevar un mejor control de sus patologías.

Referencias
[1] Marco Samadelli, Marcello Melis, Matteo Miccoli, et al. Complete mapping of the tattoos of the 5300-year-old Tyrolean Iceman, Journal of Cultural Heritage, 16 (5), (2015),753-758.
[2] L. Dorfer, M. Moser, F. Bahr, K. Spindler, E. Egarter-Vigl, G. Dohr. 5200-year-old acupuncture in Central Europe? Science, 282 (5387) (1998), p. 239.
[3] Yetisen AK, Moreddu R, Seifi S, et al. Dermal Tattoo Biosensors for Colorimetric Metabolite Detection. Angew Chem Int Ed Engl. 2019;58(31):10506-10513.
[4] He R, Liu H, Fang T, et al. A Colorimetric Dermal Tattoo Biosensor Fabricated by Microneedle Patch for Multiplexed Detection of Health-Related Biomarkers. Adv Sci (Weinh). 2021;8(24):e2103030.

Por Carolina Faraldo Portus

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