Miriam Villa Díaz, Universidad de Castilla-La Mancha; Edelmira Valero Ruiz, Universidad de Castilla-La Mancha y Jhon Mauricio Aguirre-Cortés, Universidad de Castilla-La Mancha

Imaginemos que vamos a una revisión médica, nos ponemos una simple mascarilla y que, tras unos instantes, el médico recibe información sobre un posible diagnóstico, la evolución de una infección, la eficacia de un tratamiento o incluso recomendaciones personalizadas para seguir una dieta.

Sin esperas, sin análisis de sangre, sin dolor. Esta se trata de una realidad cada vez más cercana gracias a la breatómica. Al igual que disciplinas ya consolidadas como la genómica estudian el conjunto de genes, esta nueva ciencia emergente analiza el conjunto de sustancias en el aire que exhalamos. Estas nos sirven como biomarcadores, pequeñas señales químicas que permiten detectar alteraciones en el organismo y seguir su evolución a lo largo del tiempo.

Cada vez que respiramos, expulsamos mucho más que dióxido de carbono. En el aliento viajan cientos de moléculas, desde las más simples, como vapor de agua u oxígeno, hasta compuestos orgánicos volátiles (COV) producidos en procesos metabólicos. Esta “huella química” cambia en función del estado fisiológico, la dieta o la presencia de enfermedades.

¿Qué compuestos pueden delatar una enfermedad?

La acetona fue el primer compuesto del aliento utilizado como biomarcador. Cuando el organismo no es capaz de utilizar glucosa como fuente de energía, usa grasas, generando cetonas en el proceso. Esto se conoce como cetoacidosis, un signo de alarma en diabéticos.

Su detección a tiempo en aire exhalado podría prevenir complicaciones graves como arritmias, insuficiencia respiratoria e incluso pérdida de consciencia. En personas sanas, podría servir para realizar un seguimiento y garantizar la seguridad en dietas de pérdida de grasa.

Otros compuestos interesantes son los aldehídos, un compuesto orgánico que se forma como primer producto de la oxidación de ciertos alcoholes y que se utiliza en la industria y en laboratorios químicos por sus propiedades reductoras. Las células tumorales, dado su rápido crecimiento, se encuentran en un estado de estrés oxidativo crónico. Este estado inflamatorio daña las membranas celulares en un proceso conocido como peroxidación lipídica, en el que se generan aldehídos.

Estos pasan a la sangre y, tras atravesar los pulmones, aparecen en el aire exhalado. Así, los aldehídos en aliento, además de indicarnos que estamos pasando por un proceso inflamatorio, pueden ser utilizados para hacer un diagnóstico precoz y no invasivo de ciertos tipos de cáncer, especialmente cáncer de pulmón.

Además, enfermedades neurodegenerativas tan conocidas como el alzhéimer, el párkinson o la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) también están relacionadas con un alto estrés oxidativo a nivel cerebral y daño en membranas neuronales. Aunque todavía hay cierta incertidumbre, varios estudios revelan que niveles altos de aldehídos en aliento podrían indicar la presencia de estas enfermedades y servir para monitorizar su progresión.

Pero eso no es todo. Incluso ya es posible seguir el curso de una infección a través del amoníaco en nuestro aliento. Helicobacter pylori es una bacteria que coloniza el estómago, un ambiente extremadamente ácido. Para sobrevivir, utiliza una enzima llamada ureasa que descompone la urea generando amoníaco y CO₂.

Muchas personas conviven con esta infección sin siquiera saberlo hasta que aparecen complicaciones graves, como úlceras, hemorragia digestiva e incluso un mayor riesgo de cáncer gástrico. En la actualidad, el diagnóstico requiere que el paciente ingiera urea marcada para medir el CO₂ exhalado.

Sin embargo, esto solo permite “tomar una foto” del momento en que se realiza la prueba. Poder medir directamente amoníaco en aliento nos permitiría ir más allá del diagnóstico, pudiendo realizar un seguimiento en tiempo real del tratamiento antibiótico para evitar el fracaso terapéutico, recaídas y posibles resistencias.

Mascarillas inteligentes: una revolución médica

Si la breatómica es tan prometedora, ¿por qué no forma parte todavía de las revisiones médicas rutinarias? Actualmente, el análisis del aliento requiere recoger muestras y transportarlas a un laboratorio, donde se analizan mediante técnicas como cromatografía de gases o espectrometría de masas. Aunque precisas, estas herramientas son muy costosas y complejas. Además, las muestras pueden degradarse durante el transporte, lo que añade incertidumbre a los resultados.

En los últimos años ha crecido el interés por los sensores electroquímicos miniaturizados, dispositivos capaces de detectar gases concretos a concentraciones muy bajas. En muchos casos se desarrollan para monitorizar la calidad del aire, pero su versatilidad permite el salto hacia el ámbito médico.

Una de las ideas más innovadoras es adaptar estos sensores en mascarillas. Desde la pandemia por la covid-19, la población está muy habituada a su uso, lo que las convierte en un soporte ideal para el análisis del aliento en tiempo real. Podríamos incluso recibir alertas en nuestro móvil y saber si estamos ante una emergencia médica.

Investigadores de la Universidad Tor Vergata, en Roma, han evidenciado ya la funcionalidad de esta tecnología. A través de un experimento en el que cuatro personas tomaron café, vino, plátano o menta y respiraron después en una mascarilla que contenía sensores químicos, analizaron cómo cambiaba la resistencia eléctrica. Según observaron, se podía distinguir claramente qué alimento había tomado cada uno de ellos gracias a que el perfil de compuestos que aparecían en aliento era muy diferente.

La posibilidad de diseñar dispositivos que se comporten como una “nariz electrónica”, por muy descabellado que parezca, no es ciencia ficción. La breatómica abre la puerta a una nueva forma de ir al médico. En lugar de una prueba puntual, el aliento podría convertirse en una fuente invisible de información sobre nuestra salud. Tal vez, en un futuro, cuidarnos sea tan sencillo como respirar.

Miriam Villa Díaz, Investigadora predoctoral en desarrollo de sensores y biosensores electroquímicos. Departamento de Química Física, Universidad de Castilla-La Mancha; Edelmira Valero Ruiz, Catedrática de Química Física, Universidad de Castilla-La Mancha y Jhon Mauricio Aguirre-Cortés, Investigador Posdoctoral, Departamento de Química Física, Universidad de Castilla-La Mancha, Universidad de Castilla-La Mancha

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.