Desarrollo de un método de análisis de COVs mediante espectrometría de masas-cromatografía de gases para su uso como biomarcadores en aplicaciones médicas

Abstract

El presente trabajo de investigación se ha desarrollado en los laboratorios del Departamento de Tecnología Química y Ambiental de la Universidad Rey Juan Carlos, y tiene como objetivo el desarrollo de un método de análisis de Compuestos Orgánicos Volátiles en el aire exhalado utilizados como biomarcadores para la detección precoz del cáncer de laringe. Este trabajo surgió como consecuencia de la colaboración que el Grupo de Ingeniería Química y Ambiental tiene con el Doctor Adolfo Toledano, médico de la unidad de Otorrinolaringología de la Fundación Hospital de Alcorcón, a través del proyecto de investigación que lleva por título "Sistemas olfativos electrónicos para detección precoz de los carcinomas epidermoides de laringe y faringe", financiado por la Fundación de Investigación Médica Mutua Madrileña. La laringe es la segunda localización de mayor incidencia en los casos de cáncer del tracto aero digestivo superior, y afecta principalmente a varones a partir de los 50 años. La tasa de supervivencia depende de la etapa de desarrollo de la enfermedad en el momento del diagnóstico, de tal forma que en términos generales, la tasa aumenta desde un 34 % en etapa IV hasta un 60 % en las primeras etapas. Hasta la actualidad no se ha encontrado en bibliografía ningún método para el análisis de COVs presentes en el aire exhalado que puedan ser indicativos de la presencia de cáncer de laringe en el organismo humano, por ello como punto de partida se han tomado referencias de investigaciones centradas en cáncer de pulmón, donde se han tratado de determinar COVs como indicadores de dicha enfermedad. La metodología desarrollada se puede dividir en tres etapas, los cuales, se han optimizado a fin de maximizar la sensibilidad del método, ya que el principal inconveniente es la baja concentración en la que se encuentran estos COVs en el aire exhalado lo que dificulta su identificación. 1. Toma de muestra El análisis de aire exhalado requiere medios de almacenamiento herméticos, y fáciles de transportar debido a la distancia entre el punto de recogida de muestras y el equipo analítico. Además hay que considerar que las personas bajo estudio pueden presentar problemas respiratorios por lo que no deben interponer dificultades al paciente. Con todo, el medio de almacenamiento utilizado fueron bolsas Tedlar, ya que cumple con los requisitos necesarios. 2. Concentración de COVs Los COVs se encuentran presentes en aire exhalado humano en concentraciones nanomolar, e incluso picomolar, es decir, en el límite de detección del método cromatografía de gases-espectrometría de masas. Por ello, fue necesaria una etapa previa de concentración de compuestos, de tal manera que éstos fueran identificables en el equipo analítico utilizado, trabajándose con la técnica de microextracción en fase sólida (SPME), que por sus ventajas constituía la técnica idónea para la realización del presente proyecto de investigación. Se realizó una optimización del método de concentración siendo las condiciones óptimas el uso de las fibras que contienen polidimetilsiloxano y divinilbenceno (PDMS/DVB), y tiempos de concentración de 60 minutos. 3. Identificación de compuestos Para una población de personas de distintas edades, distinguiendo entre fumadoras y no fumadoras se identificó un patrón típico del aire exhalado. Empleando el patrón obtenido, se realizó una búsqueda de compuestos potenciales de marcadores de patologías respiratorias, a partir de un análisis comparativo con el espectro de aire exhalado de una persona con cáncer de laringe obteniéndose como resultado los compuestos: etanol, 2-butanona, 2,3-butanodiol, 9-tetradecen-1-ol, 2,6-dimetil-5,7-octadien-4-ona, 2,6,6-trimetilbicicloheptano y 9-metilbiciclo[3, 3,1]nonano.