Nanopartículas de oro para biosensado colorimétrico de ácidos nucleicos. Sistemas, aplicaciones y perspectivas de futuro

Abstract

[ES] El presente trabajo consiste en una revisión bibliográfica enfocada a analizar y comparar las diferentes estrategias colorimétricas basadas en la interacción de los ácidos nucleicos con las nanopartículas de oro.

En la actualidad, las técnicas de secuenciación y los métodos basados en PCRq constituyen las técnicas de referencia para el análisis de ácidos nucleicos. Sin embargo, estas implican tiempos de ejecución largos, elevado coste económico y la necesidad de personal cualificado, por lo que no pueden ser aplicadas directamente como dispositivos point-of-care en instalaciones con bajos recursos, en situaciones de emergencia o como tests masivos. En este sentido, la nanotecnología ha aportado alternativas interesantes que posibilitan la detección de ADN de una forma sencilla y rápida. Una estrategia con elevado potencial es el biosensado mediante nanopartículas de oro.

Esta revisión analiza el principio de detección colorimétrico de ADN tras su biorreconocimiento molecular en la superficie de las nanopartículas de oro, y realiza un recorrido por todos los formatos de ensayo surgidos a partir de este principio. Una primera categoría agrupa los ensayos basados en agregación de nanopartículas, que se dividen a su vez en agregación crosslinking, agregación non-crosslinking y agregación reversible. La segunda categoría correspondería con los métodos basados en hibridación de superficie, incluyendo los ensayos en formato de micromatriz y en formato de flujo lateral.

Además, en este trabajo también se examinan las principales aplicaciones a las que ha sido dirigida esta tecnología, siendo el diagnóstico molecular una de las más destacadas. Finalmente, se discuten los avances más recientes y los desafíos futuros para lograr la validación clínica y la comercialización de estas plataformas analíticas como dispositivos point-of-care.

[EN] This bibliographical review is focussed on analysing and comparing among the different colorimetric techniques based on nucleic acids-gold nanoparticles interaction.

Nowadays, sequencing strategies and qPCR techniques constitute the gold-standard methods for DNA detection. However, they are time consuming and expensive due to specialized personnel and equipment required, thus they cannot be directly implemented as point-of-care devices. In this regard, nanotechnology is developing interesting alternatives to address DNA detection in a simple and rapid way. One of these promising strategies consists of naked-eye gold nanoparticles-based sensing.

This review analyses the colorimetric principle of these nanomaterials, its interaction mechanisms with DNA molecules, and describes all the test formats that emerged from this principle, which have been divided into two main categories. The first one consists of nanoparticles aggregation, which can be subdivided in crosslinking, non-crosslinking and reverse aggregation; while the other strategy is based on surface hybridization, which include microarray platforms and lateral flow assays.

Furthermore, this review also discusses the cutting-edge applications of these systems, highlighting its utility in molecular diagnostics. Finally, the more recent advances are discussed, as well as the future challenges to achieve the clinical validation and commercial outcome of this point-of-care platforms.