Entre la luz y la química existe una relación directa, entenderla permite a los investigadores estudiar la composición de la materia y conocer cómo está ordenada a nivel molecular, a partir de este conocimiento se pueden desarrollar diversos avances tecnológicos, como es el caso de las celdas solares o los quimiosensores fluorescentes, los cuales son capaces de analizar sustancias vitales en sistemas vivos y sustancias que tienen importancia ambiental.

La química supramolecular estudia la asociación de las moléculas, y es relevante porque una gran variedad de las propiedades macroscópicas de la materia depende del acomodo tridimensional de estas moléculas, lo anterior está relacionado con procesos vitales como la síntesis de proteínas o el transporte de oxígeno. Una de las líneas de investigación en química supramolecular es el diseño y la síntesis de receptores moleculares ópticos o quimiosensores, capaces de unirse selectivamente a un analito de interés (molécula, catión o anión), explicó el doctor Alejandro Dorazco González, investigador del Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable de la Universidad Autónoma del Estado de México (UAEM) y de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

Los quimiosensores son moléculas que tienen color o fluorescencia de cualquier tipo, que puede ser quimioluminiscencia (resultado de una reacción entre sustancias químicas), fosforescencia (emisión de energía en forma de luz visible, que perdura en el tiempo, de algunos compuestos al ser irradiados por rayos X o luz ultravioleta) o luminiscencia (emisión de luz tras absorción de energía de otra radiación y sin aumento de temperatura); y que en presencia de analitos de interés biológico, ambiental o químico, cambia sus propiedades fotofísicas.

De manera general, los quimiosensores están constituidos por tres componentes: una unidad indicadora (fluoróforo) que tiene color o fluorescencia, un receptor que es responsable de unir al analito con los otros elementos del quimiosensor, y un espaciador que conecta y modula la interacción entre el receptor y el elemento fluorescente.

La interacción entre moléculas de interés biológico, ambiental o químico y los receptores luminiscentes, induce un cambio en la unidad indicadora y, por lo tanto, cambio en su fluorescencia. “En el laboratorio diseñamos las moléculas, después realizamos la síntesis química, en la que se pueden incluir metales o moléculas orgánicas con propiedades fotofísicas y a las que les agregamos, a través de enlaces químicos, una unidad receptora del analito que queremos estudiar”, describió Dorazco, en entrevista para la Academia Mexicana de Ciencias.

Por ejemplo, si lo que se quiere estudiar es una molécula de interés biológico como el adenosín trifosfato (ATP), los especialistas toman una molécula que tenga luminiscencia y le “pegan” químicamente un receptor de ATP, por lo que en presencia de ATP las propiedades de emisión de luz cambian, y estos cambios se miden con equipos como el espectrofotómetro de onda visible y de emisión de fluorescencia.

En la actualidad, el investigador trabaja en el desarrollo de quimiosensores fluorescentes o luminiscentes, los cuales emiten luz en presencia de moléculas con relevancia biológica, tal es el caso de los nucleótidos, que componen las cadenas del ácido desoxirribonucleico (ADN), o el ATP que es una molécula esencial en el metabolismo energético de las células; además del desarrollo de quimiosensores para hemoglobina glicosilada, la cual es un indicador químico de la diabetes mellitus tipo 2.

La diabetes mellitus es un grupo de enfermedades metabólicas que se presenta por defectos en la secreción y/o en la acción de la insulina, lo que origina diferentes formas de la enfermedad, entre las cuales la diabetes tipo 2 es la de mayor prevalencia, y se caracteriza por la resistencia a la insulina, por lo tanto el organismo es incapaz de utilizarla eficazmente. Y, con el objetivo de cuantificar la hemoglobina glicosilada y así tener un mejor diagnóstico y control de diabetes mellitus tipo 2, “actualmente trabajamos en el desarrollo de nuevos quimiosensores que se asocien con hemoglobina glicosilada, que en un futuro puede servir como una herramienta química para el diagnóstico de la enfermedad”, señaló el investigador.