Estudios Interdisciplinares de Economía Empresa y Gobierno
AÑO 2, NO. 3, ENERO-JUNIO 2025
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Aplicación de la química click en la detección de glucosa y su beneficio en salud pública

Application of click chemistry in the detection of glucose and its public health benefit

Carolina Salazar-Bucio^[1], Cinthya E. Amador-Pulido^[2], Minerva G. Ventura-Muñoz^[3] y Jesús A. Lara-Cerón^[4]

RESUMEN

La química click ha revolucionado la detección de glucosa gracias a su eficiencia y precisión, contribuyendo al manejo de la diabetes, una de las principales preocupaciones de salud pública. Este enfoque ha permitido desarrollar biosensores avanzados, como microchips, sensores fluorescentes y nanomateriales, capaces de realizar diagnósticos tempranos y monitoreo continuo. Estas tecnologías ofrecen soluciones rápidas y no invasivas, destacando su potencial para transformar la gestión de la diabetes a nivel global

Palabras clave: química click, glucosa, diabetes, sensor, acido borónico.

ABSTRACT

Click chemistry has revolutionized glucose detection thanks to its efficiency and accuracy, contributing to the management of diabetes, a major public health concern. This approach has enabled the development of advanced biosensors, such as microchips, fluorescent sensors and nanomaterials, capable of early diagnosis and continuous monitoring. These technologies offer rapid and non-invasive solutions, highlighting their potential to transform diabetes management globally.

Keywords: click chemistry, glucose, diabetes, sensor, boronic acid.

Introducción

La diabetes mellitus es una enfermedad crónica que se caracteriza por la incapacidad del cuerpo para regular adecuadamente los niveles de glucosa en la sangre, ya sea por la falta de insulina o la ineficaz utilización de esta hormona. Existen diferentes tipos de diabetes, pero la de tipo 2 es la más común, ya que representa cerca del 95% de los casos a nivel mundial. En 2021, la Federación Internacional de Diabetes (IDF) estimaba que más de 537 millones de personas padecían diabetes en el mundo, y esta cifra podría aumentar a 783 millones para 2045 si no se toman medidas preventivas y correctivas (Federación Internacional de Diabetes, 2021).

El crecimiento de la diabetes está asociado a factores como el envejecimiento de la población, el aumento del sobrepeso, la obesidad, el sedentarismo y las dietas poco saludables, especialmente en países de ingresos bajos y medios donde el acceso a tratamientos es limitado. En México la situación es alarmante ya que el 75% de la población adulta padecen obesidad o sobrepeso y ocupa el sexto lugar en número de personas con diabetes a nivel mundial. Según la Encuesta Nacional de Salud y Nutrición (ENSANUT) 2022, el 14.1% de los adultos mayores de 20 años en México padece diabetes, un aumento significativo comparado con estudios previos. (Instituto Nacional de Salud Pública, 2022).

Debido a lo anterior y a la creciente prevalencia de la diabetes y la complejidad en su manejo, es esencial el desarrollo de nuevas tecnologías y moléculas que faciliten la detección y el monitoreo de la glucosa en la sangre de manera más precisa y eficiente. Un ejemplo de ello es la química orgánica y la química de materiales que han jugado un papel crucial en la creación de sensores avanzados para la detección de glucosa, permitiendo así mejores soluciones para el diagnóstico y el monitoreo continuo de los pacientes (Sun & James, 2015).

En este contexto, la química click ha emergido como una herramienta revolucionaria para la detección de glucosa ya que se caracterizan por su alta eficiencia, selectividad y rapidez, lo que la hace ideales para aplicaciones biomédicas. Esta tecnología ha permitido el desarrollo de biosensores robustos y sensibles, que se basan en la funcionalización de superficies con moléculas que se unen específicamente a la glucosa. Los avances derivados de la química click han dado lugar a sensores precisos capaces de detectar glucosa en concentraciones muy bajas, lo que es crucial para el diagnóstico temprano y el monitoreo continuo de los niveles de glucosa en la sangre.

Desarrollo

A continuación, se presentan algunos ejemplos de la química click en el desarrollo de moléculas y nuevos materiales capaces de realizar la detección de glucosa. Se destaca el diseño de microchips inteligentes, moléculas fluorescentes sensitivas, materiales poliméricos y el uso de nanopartículas para el reconocimiento de glucosa.

Microchips

Recientemente se ha reportado un diseño rápido y controlable de microchips superwettable (superhidrofóbicos y superhidrofílicos) mediante una reacción de click para aplicaciones en la detección eficiente de o-ftalaldehído y glucosa. El proceso de fabricación involucra la preparación de una película basada en acrilato de propargil y dimetacrilato de etileno utilizando luz ultravioleta (UV) como catalizador. Posteriormente, se crea un micropatrón superhidrofóbico-superhidrofílico mediante la reacción tiol-ino inducida por luz UV. Esta técnica permite una modificación selectiva de la superficie, donde las regiones expuestas se vuelven superhidrofílicas, mientras que las no expuestas permanecen superhidrofóbicas. La detección de glucosa se basa en una reacción colorimétrica que utiliza glucosa oxidasa (GOx) para producir peróxido de hidrógeno (H₂O₂). El peróxido de hidrógeno generado oxida yoduro de potasio (KI), lo que cambia el color según la concentración de glucosa. El microchip superwettable logra una detección reutilizable de glucosa con un límite de detección de 2 mM en 15 minutos, lo cual es más sensible y rápido que los dispositivos comerciales disponibles (Yang et al. 2019).

Sensores fluorescentes

Adicionalmente, se desarrollaron puntos cuánticos fluorescentes (QDs) de CdZnTeS y un complejo dual emisivo mediante reacciones de química click para la detección de glucosa en sangre. Los QDs, sintetizados en un proceso único utilizando N-acetil-L-cisteína (NAC) y ácido mercapto succínico (MSA) como estabilizantes, demostraron alta estabilidad y un rendimiento cuántico del 73.7% en emisiones verdes. El complejo dual, formado por los QDs funcionalizados con azida y un conjugado de glucosa oxidasa (GOx) y carboxifluoresceína (FAM), combinó emisiones roja y verde, lo que mejoró la estabilidad y la actividad de GOx. Este sistema permitió la oxidación de glucosa por la GOx, generando peróxido de hidrógeno (H₂O₂), lo que apagaba la fluorescencia roja de los QDs mientras mantenía constante la emisión verde de FAM. El sensor resultante mostró una relación lineal precisa para concentraciones de glucosa entre 0.3 y 30 mM, con un límite de detección tan bajo como 0.035 mM. Además, permitió la detección visual de glucosa en muestras de suero sanguíneo en menos de 20 minutos con luz UV, destacando por su rapidez y sensibilidad en aplicaciones biomédicas (Yang et al. 2019).

Materiales poliméricos

Por otro lado, se ha reportado la síntesis de un nanogeles sensibles a la glucosa mediante una copolimerización de química click tiol-eno en un solo paso. Los componentes clave incluyen ácido N-acriloil-3-aminofenilborónico (PBA), diacrilato de polietilenglicol (PEGDA) y otros monómeros, que forman el nanogel con una estructura núcleo-capa. Este nanogel tiene alta sensibilidad a la glucosa debido a la alta capacidad del PBA para formar complejos boronato-glucosa estables, generando una mayor hidrofobicidad e hinchamiento del nanogel. Este fenómeno facilita la liberación de fármacos como la insulina, cuya liberación se incrementa a medida que aumenta la concentración de glucosa. Además, se determinaron espectros de fluorescencia de los nanogeles en presencia de Rojo de Alizarina S (ARS), un compuesto que interactúa los grupos de ácido fenilborónico (PBA) formando un complejo fluorescente. En ausencia de glucosa, la ARS está unida al PBA, lo que genera una señal fluorescente fuerte. Sin embargo, cuando se añade glucosa, esta desplaza a la ARS del PBA debido a su mayor afinidad, lo que provoca una disminución en la fluorescencia (Zhao et al. 2013).  

Nanoparticulas

Notablemente, se desarrolló un nanomaterial híbrido para la detección no enzimática de glucosa, compuesto por nanopartículas de plata (AgNPs) ancladas en nanotubos de carbono (CNTs) recubiertos con un polímero modificado (Ag@polymer/CNTs). Este material se obtuvo mediante reacciones de química click y fotodeposición, utilizando poli(estireno-alt-anhídrido maléico) funcionalizado con amina de furano, aplicado en condiciones suaves sin catalizadores externos. Las nanopartículas de plata, con un tamaño promedio de 10 nm, proporcionaron alta estabilidad y actividad catalítica, permitiendo la oxidación eficiente de la glucosa en medios alcalinos. El proceso mostró una sensibilidad notable, con una actividad electrocatalítica que aumentaba proporcionalmente a la concentración de glucosa y un control difusivo del proceso de oxidación. Ensayos de voltametría cíclica confirmaron la estabilidad del material tras múltiples ciclos de uso, destacando su potencial como sensor reutilizable para aplicaciones biomédicas y analíticas (Cao et al. 2022).

Conclusiones

La diabetes en México es un problema grave, reflejando las tendencias globales pero con características socioeconómicas propias del país. Su creciente prevalencia y complicaciones requieren estrategias integrales, incluyendo políticas de prevención, mejora del acceso a tratamientos y educación sobre autocuidado. Sin intervenciones efectivas, la diabetes seguirá siendo una de las principales causas de mortalidad y carga económica en el país. Por otro lado, la química click ha revolucionado la detección de glucosa, permitiendo el desarrollo de biosensores avanzados que son rápidos, específicos y sensibles. Estas tecnologías no invasivas mejoran el diagnóstico y monitoreo continuo de pacientes diabéticos, facilitando un mejor manejo de la enfermedad y control de los niveles de glucosa.

Bibliografía

Federación Internacional de Diabetes. (2021). Diabetes atlas (10.ª ed.). https://diabetesatlas.org/

Instituto Nacional de Salud Pública. (2022). Encuesta Nacional de Salud y Nutrición 2022: Resultados nacionales. https://www.insp.mx/

(Huang, J., Yang, H., Mao, J., Guo, F., Cheng, Y., Chen, Z., Wang, X., Li, X., & Lai, Y. (2019). Rapid and controllable design of robust superwettable microchips by a click reaction for efficient o-phthalaldehyde and glucose detection. ACS Biomaterials Science & Engineering, 5(11), 6186-6195. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.9b00821)

Sun, X., & James, T. D. (2015). Glucose sensing in supramolecular chemistry. Chemical Reviews, 115(15), 8001-8037. https://doi.org/10.1021/cr500562m (Yang, Y., Mao, G., Ji, X., & He, Z. (2022). Synthesis of bio-templated clickable quantum dots and a dual-emitting organic/inorganic complex for ratiometric fluorescence visual assay of blood glucose. Journal of Materials Chemistry B, 10(22), 4473-4478. https://doi.org/10.1039/d2tb00435f)

Zhao, L., Xiao, C., Ding, J., He, P., Tang, Z., Pang, X., Zhuang, X., & Chen, X. (2013). Facile one-pot synthesis of glucose-sensitive nanogel via thiol-ene click chemistry for self-regulated drug delivery. Acta Biomaterialia, 9(5), 6535-6543. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2013.01.040

Cao, X. T., Tran, T. Q. N., Ngo, D. H., Tai, D. C., & Kumar, S. (2022). Click-chemistry-mediated synthesis of silver nanoparticle-supported polymer-wrapped carbon nanotubes: Glucose sensor and antibacterial material. ACS Omega, 7(42), 37095–37102. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c02832