La ciencia lleva décadas explorando la posibilidad de usar el aliento humano como una fuente de diagnóstico médico. En él no solo se expulsa dióxido de carbono, sino también cientos de compuestos volátiles que reflejan procesos metabólicos internos. Uno de esos compuestos es la acetona, una sustancia que aumenta notablemente en las personas con diabetes. Detectarla con precisión puede ofrecer un atajo hacia diagnósticos más tempranos y menos invasivos.
Sin embargo, medir acetona en niveles tan bajos (del orden de partes por billón) ha sido un desafío técnico. Hasta ahora, las tecnologías más fiables eran equipos de laboratorio como la cromatografía de gases o la espectrometría de masas, costosos, complejos y nada prácticos para un uso cotidiano. Eso dejaba un vacío: cómo pasar de un hallazgo científico a una herramienta accesible en hospitales, clínicas e incluso hogares.
El nuevo estudio, publicado en la revista Chemical Engineering Journal, da un paso decisivo. Los investigadores han diseñado un sensor capaz de registrar variaciones mínimas en la concentración de acetona en el aliento, lo que permitiría distinguir a una persona sana de un paciente diabético con una simple exhalación.
La diabetes y la urgencia del diagnóstico temprano
La diabetes afecta a más de 500 millones de personas en el mundo, y según la Federación Internacional de Diabetes, la mitad de los casos no están diagnosticados. Esto significa que millones de personas desconocen que su cuerpo ya sufre daños metabólicos que, sin control, derivan en complicaciones cardiovasculares, renales o neurológicas.
La acetona en el aliento se ha consolidado como un biomarcador fiable de la enfermedad. En individuos sanos, los niveles suelen rondar entre 300 y 900 partes por billón (ppb). En pacientes diabéticos, sin embargo, las cifras pueden duplicarse o incluso triplicarse, alcanzando los 1.800 ppb.
Detectar esa diferencia con rapidez podría ser tan determinante como un análisis de sangre, pero sin agujas ni esperas.
De ahí la relevancia de esta innovación: un dispositivo que no necesita altas temperaturas ni consume mucha energía, pero que ofrece la precisión de técnicas avanzadas en un formato portátil y de bajo coste. Una solución que podría salvar millones de vidas al promover un diagnóstico temprano.
La tecnología detrás del sensor
El corazón de este avance está en la combinación de dos materiales: óxido de zinc (ZnO) y grafeno inducido por láser (LIG, por sus siglas en inglés). El primero es un semiconductor muy utilizado en sensores químicos, mientras que el segundo es una forma de grafeno con estructura porosa, obtenida al aplicar un láser sobre superficies de carbono.
Al integrarlos, los investigadores crearon un nanocomposite con heteroestructuras que maximiza la superficie de contacto con las moléculas de acetona y mejora la transferencia de electrones. Esto se traduce en una respuesta mucho más sensible y rápida.
A diferencia de sensores tradicionales de óxidos metálicos, que requieren altas temperaturas para funcionar, el nuevo dispositivo opera a temperatura ambiente, reduciendo el consumo energético y el coste operativo.
El sensor mostró una respuesta del −24 % frente a solo 1 ppm de acetona, con un tiempo de respuesta y recuperación de apenas 21 y 23 segundos respectivamente. Además, alcanzó un límite de detección ultrabajo de 4 ppb, muy por debajo de las concentraciones que presentan pacientes con diabetes. En otras palabras: es capaz de registrar la acetona en condiciones reales de exhalación humana.
El reto de la humedad y cómo lo resolvieron
Un obstáculo clave en la detección de compuestos en el aliento es la alta humedad. El vapor de agua puede enmascarar señales químicas y reducir la sensibilidad de los sensores. Para superar esta limitación, los investigadores añadieron una capa de tamiz molecular (SBA-15) que filtra las moléculas de agua sin impedir el paso de la acetona.
Este recubrimiento resultó ser fundamental. Permitió que el sensor funcionara con fiabilidad incluso en ambientes muy húmedos, como los que se producen al respirar directamente sobre el dispositivo. Así, se garantizó que la señal recogida proviniera de la acetona y no de la interferencia del agua.
Gracias a este diseño, el sensor no solo detecta con precisión en condiciones controladas de laboratorio, sino que también puede aplicarse al escenario real de una exhalación humana, acercando aún más la posibilidad de convertirlo en un test clínico o doméstico.
Un avance con impacto médico y social
El potencial de esta tecnología va más allá del laboratorio. Detectar la diabetes con una prueba de aliento rápida, barata y portátil podría transformar el diagnóstico temprano, especialmente en países con sistemas de salud limitados.
Millones de personas podrían acceder a un método sencillo que no requiere agujas, tiras reactivas ni personal especializado.
Además, el sensor también podría servir para monitorear la eficacia de tratamientos en pacientes ya diagnosticados. En vez de depender únicamente de controles de glucosa en sangre, los médicos podrían complementar el seguimiento con análisis de acetona en tiempo real, obteniendo un panorama más completo de la evolución metabólica de cada paciente.
La democratización de este tipo de pruebas abriría la puerta a una medicina más accesible, preventiva y personalizada, capaz de actuar antes de que las complicaciones de la diabetes se manifiesten de forma irreversible.
Lo que viene: del laboratorio al uso clínico
Aunque los resultados son prometedores, todavía quedan pasos por dar. El sensor de ZnO/LIG ha demostrado su eficacia en condiciones de laboratorio y pruebas iniciales, pero debe superar ensayos clínicos amplios con pacientes reales para validar su seguridad y fiabilidad en contextos diversos.
Los investigadores destacan que la fabricación del sensor es sencilla y de bajo coste, lo que facilita su escalado industrial. Sin embargo, convertirlo en un dispositivo médico aprobado requiere regulaciones estrictas, pruebas de calidad y colaboración con la industria biomédica.
Aun así, el estudio marca un antes y un después. Al mostrar que es posible detectar acetona en concentraciones ultrabajas y en condiciones de humedad elevadas, este trabajo ofrece una base sólida para el desarrollo de pruebas de aliento clínicas contra la diabetes. Un futuro en el que respirar sobre un pequeño dispositivo pueda reemplazar una aguja parece cada vez más cercano.
Referencias
- Yang, L., Fu, W., Wang, Y., Wang, Z., Mao, L., Xu, L., … & Cheng, H. (2025). ZnO/LIG nanocomposites to detect acetone gas at room temperature with high sensitivity and low detection limit. Chemical Engineering Journal, 519, 164857. doi: 10.1016/j.cej.2025.164857
Cortesía de Muy Interesante
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