El diagnóstico precoz y el control de patologías gastrointestinales ha incrementado la demanda de las colonoscopias como método diagnóstico de enfermedades como el cáncer colorrectal, uno de los tumores más diagnosticados y una enfermedad creciente en todo el mundo. Se estima que en lo que llevamos de 2025 se han realizado aproximadamente más de 1,9 millones de colonoscopias en todo el mundo, pero la demanda creciente y las listas de espera son cada vez mayores -en España puede superar los 150 días- y el hecho de que muchas personas eviten el procedimiento debido a la preparación que requiere y a su carácter invasivo, hace que científicos de todo el mundo exploren otras vías para poder detectar enfermedades intestinales sin necesidad de un endoscopio. Es el caso de un grupo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Este de China, que han desarrollado un sensor compuesto por diminutas microesferas llenas de bacterias capaces de detectar marcadores de enfermedades gastrointestinales. Estas pequeñas píldoras, administradas por vía oral, también contienen partículas magnéticas que facilitan su recogida en las heces. Tras ser excretado por ratones con colitis, el sensor bacteriano detectó hemorragia gastrointestinal en cuestión de minutos. Los investigadores afirman que las bacterias del sensor podrían adaptarse para detectar otras enfermedades intestinales. El estudio abre una vía a poder disponer de un método no invasivo para diagnosticar enfermedades gastrointestinales sin necesidad de recurrir a la colonoscopia. 

“Esta tecnología proporciona un nuevo paradigma para la detección rápida y no invasiva de enfermedades gastrointestinales”, afirma Ying Zhou, coautora del estudio, publicado en la revista estadounidense ACS Sensors (la Sociedad Química Estadounidense). Los biosensores bacterianos representan una vía prometedora para la detección de biomarcadores de enfermedades gastrointestinales; sin embargo, su administración oral directa se ve limitada por desafíos como la biodisponibilidad, la seguridad y las interacciones con la compleja microbiota intestinal. “Para abordar estos problemas, desarrollamos MagGel-BS, una plataforma de biosensores bacterianos encapsulados en hidrogel magnético. Este sistema híbrido combina un hidrogel de alginato biocompatible para encapsular tanto partículas magnéticas como biosensores bacterianos, lo que facilita la detección precisa de biomarcadores de enfermedades”. El estudio destaca que el hidrogel mejora significativamente la estabilidad, incrementando la viabilidad bacteriana en el fluido gástrico hasta diez veces. Utilizando bacterias sensibles al hemo, MagGel-BS logró detectar hemorragia gastrointestinal en ratones en solo 20 minutos, una mejora significativa en comparación con los biosensores no encapsulados, que requerían varias horas. 

Los investigadores autores del estudio utilizan bacterias genéticamente modificadas encapsuladas dentro de microesferas de alginato de sodio, un espesante seguro y ampliamente utilizado en alimentos, capaces de detectar biomarcadores de la enfermedad, como el hemo, un componente de los glóbulos rojos que indica sangrado intestinal. El proceso crea diminutos sensores de microesferas de hidrogel que se pueden extraer fácilmente de las heces con un imán después de su paso por el cuerpo. Las pruebas iniciales mostraron que el hidrogel protegía las bacterias de los fluidos digestivos simulados, pero también permitía que el hemo interactuara con el sensor bacteriano, provocando su emisión de luz. Anteriormente, los investigadores habían desarrollado bacterias sensibles al hemo que emiten luz en presencia de sangre, pero estos sensores bacterianos se degradan en el sistema digestivo y son difíciles de recoger.

El equipo administró las microesferas por vía oral a ratones con colitis, que representaban diferentes niveles de la enfermedad, desde ausencia de actividad hasta estadios graves. Tras recorrer el sistema gastrointestinal de los animales, los investigadores recuperaron los sensores de las heces mediante un imán y descubrieron que el proceso de limpieza y análisis de la señal se completó en solo 25 minutos, también encontraron que a medida que progresaba la etapa de la enfermedad, aumentaba la intensidad de la luz producida por el sensor, lo que indicaba una mayor cantidad de hemo en modelos de ratón con colitis más avanzada. Sin embargo, las evaluaciones realizadas en ratones sanos a los que se les administró el sensor indicaron que las microesferas eran biocompatibles y seguras.

"Es importante destacar que MagGel-BS no mostró respuestas inmunitarias ni efectos adversos in vivo", afirma el estudio, que son aquellos efectos no deseados o negativos que se producen dentro de un organismo vivo después de la administración de un medicamento, tratamiento o intervención. Estos pueden variar desde reacciones leves, como náuseas o erupciones cutáneas, hasta reacciones graves como daño orgánico, alergias severas o incluso la muerte. Se consideran in vivo porque se producen en sistemas biológicos complejos, en contraste con los estudios in vitro, que se hacen en condiciones controladas fuera del organismo, como en tubos de ensayo.