Una nariz artificial para detectar el cáncer a través del aliento

Los científicos intentan mejorar los robots similares a los humanos con tecnología capaz de imitar los sentidos: cámaras para los ojos y sondas incrustadas en piel artificial para imitar el sentido del tacto son algunos ejemplos. Sin embargo, un sentido que no ha avanzado tanto es el olfato... hasta ahora.

Un equipo de investigación de la Universidad Nacional de Seúl, en Corea del Sur, ha desarrollado un sistema olfativo artificial capaz de distinguir el olor de diferentes ácidos grasos con un 90% de eficacia. Esto le permitiría identificar qué personas tienen cáncer de estómago a través de su aliento, según afirman los autores de la investigación que se publica en la revista Science Advances.

Los ácidos grasos son estructuras moleculares con funciones muy importantes para el organismo. El grupo científicos eligió cuatro ácidos específicos que se sabe que están presentes en las muestras de aliento de personas con ciertos tipos de cáncer gástrico. El dispositivo tuvo una precisión del 90% a la hora de distinguir entre los cuatro tipos.

Los dispositivos olfativos existentes son capaces de detectar la presencia de una molécula o compuesto predeterminado en una muestra de aire, pero carecen de capacidad de generalización. En este nuevo esfuerzo, el equipo de investigación logró ampliar esta capacidad para reconocer patrones. Para ello, combinó varios tipos de tecnología con el objetivo de que su sistema detectara y distinguiera ácidos grasos de cadena corta en muestras de aire.

Así, el sistema olfativo artificial que crearon está formado por receptores olfativos humanos, dispositivos sinápticos orgánicos y una red neuronal artificial. Esto le permite al sistema generar patrones y reconocer olores con precisión mediante simulaciones de entrenamiento e inferencia, no solo moléculas.

Cuando se suministra una muestra de aire al dispositivo, los odorantes de la muestra se unen a los receptores olfativos de formas únicas. La información del primer dispositivo se transmite al segundo, que responde de formas predeterminadas que son descifradas por la red neuronal artificial. Es decir, el dispositivo simula el viaje que realiza el olor en los seres humanos, desde que se detecta hasta que el cerebro lo decodifica.

Para determinar qué odorante está presente en la muestra de aire, si es que hay alguno, los investigadores entrenaron la red neuronal con muestras (en este caso, ácidos grasos de cadena corta, que oscilaban entre tres y seis moléculas de carbono), de forma similar a la que se entrena a una inteligencia artificial.

El equipo de ingenieros químicos y biológicos consideran que su dispositivo de prueba de concepto podría conducir algún día a la creación de una nariz artificial. Una afirmación que allana el camino hacia los robots médicos. Por el momento, el grupo científico tiene previsto continuar su trabajo añadiendo más receptores.

Fuente: Science Advances. 23 May 2024. Vol 10, Issue 21. DOI: 10.1126/sciadv.adl2882