«Sentido y sensibilidad» en los métodos de análisis químico

Como en la película «Sentido y sensibilidad» protagonizada por Emma Thompson, Kate Winslet y Hugh Grant, el sentido y la sensibilidad son características que pueden definir la personalidad de cualquier ser humano, pero también pueden ser unas de las cualidades más buscadas cuando se desarrolla un nuevo método de análisis químico y bioquímico, con el fin último de demostrar su valía al aplicarlo a una determinada muestra, en la mayoría de los casos muy compleja.

Actualmente, es necesario definir métodos de análisis químico y bioquímico “personalizados” y cada vez más sensibles, teniendo en cuenta las características de la determinación analítica y la tecnología científica disponible en ese momento. En este contexto, la sensibilidad se define como “la medida de la capacidad de un método de análisis para diferenciar pequeñas variaciones en la concentración de analito”, es decir, de la sustancia química presente en el material que es objeto de detección, cuantificación y/o caracterización mediante el análisis químico de una muestra del mismo.

Pero, ¿y el sentido? Dar sentido o personalizar un método de análisis debería ser una tarea inicial, casi exclusiva del químico analítico, sin que fuera necesario sacrificar otros parámetros analíticos de calidad, tales como la precisión, exactitud, robustez o intervalo lineal, frente a la sensibilidad o los límites de detección y cuantificación.

La química analítica se basa en la determinación cualitativa (qué es) y cuantitativa (cuánto hay) de un analito, situando a la sensibilidad como una característica (parámetro de calidad), muy valiosa a la hora de escoger un método de análisis u otro. Existen innumerables casos en los que un análisis químico necesita una elevada sensibilidad para llevar a cabo su cometido, en algunas ocasiones incluso rozando la ciencia ficción.

Pensad, por ejemplo, en los controles antidopaje establecidos en ciertos deportes profesionales para la correcta, sana y ética actuación de los deportistas de élite. En ellos es clave la determinación de sustancias ilegales (analitos perfectamente tipificados) usados para aumentar la resistencia durante un ejercicio físico intenso o disminuir el tiempo de recuperación tras el mismo.

En este campo, la química analítica tiene como principal desafío desarrollar métodos de análisis basados en técnicas instrumentales de separación (cromatografía o electroforesis capilar) acopladas a potentes detectores de espectrometría de masas (MS), capaces de determinar concentraciones del analito en niveles de nanogramos o picogramos por litro (ng/L, pg/L) en fluidos biológicos (sangre, orina o incluso saliva, uñas o pelo). Es decir, el equivalente a determinar la concentración de glucosa en una piscina olímpica, tras disolver un sobre de azúcar (6 gramos aproximadamente) en la misma. Lo dicho, rozando la ciencia ficción.

En muchas ocasiones estos métodos de análisis químico y bioquímico han de ir dirigidos a determinar en sangre u orina, minúsculas cantidades de otras sustancias indirectas o secundarias procedentes, por ejemplo, de las bolsas que contiene la sangre que puede ser usada en transfusiones o autotransfusiones ilegales de sangre.

Éste es el caso de algunos componentes químicos derivados del ftalato, como el di-(2-etilhexil) ftalato (DEHF) y sus metabolitos en orina, ya que éstos son componentes exógenos que no se encuentran en la sangre de forma natural. Encontrar elevadas concentraciones de DEHF o sus metabolitos en orina, podría llegar a ser una medida cualitativa de dopaje por trasfusión de sangre, ya que actualmente la autotransfusión es un método de dopaje que escapa a los controles [1].

En este sentido, uno de los casos más sonados en los que la sensibilidad del método analítico usado para la determinación de alguna sustancia ilícita ha sido de suma importancia, fue el del ciclista español Alberto Contador, investigado por consumo de clembuterol, un anabolizante utilizado en animales, en el Tour de Francia 2010. En el “caso Contador” su defensa giraba alrededor de una “clara contaminación alimentaria” tras ingerir carne en mal estado que contenía dicho anabolizante. Este control antidopaje no resultó ser un positivo claro debido a la pequeña concentración de esta sustancia encontrada en orina [2]. Aun así, el deportista fue suspendido temporalmente debido a que se obtuvieron unos “resultados analíticos adversos”, donde se encontraron unos niveles de 50 picogramos de clembuterol por mililitro de orina, una concentración muy por debajo de los límites establecidos, pero que simplemente por el hecho de haber sido detectada (sensibilidad), ponía en duda la buena conducta del deportista e inevitablemente enturbió la credibilidad del ciclista.

Existe otro tipo de sustancias, muy interesantes desde el punto de vista del análisis químico y bioquímico, denominadas “compuestos químicos invisibles”. Éste es el caso de la escopolamina o “burundanga” y de otras sustancias químicas que sufren un metabolismo tan acelerado que hace muy difícil su determinación en sangre o en orina, pasadas unas pocas horas. Sobre «Burundanga, Escopolamina y Sumisión Química» ya hemos hablado ampliamente en este blog y dada la dificultad para ser determinada en sangre al desaparecer entre las primeras 2-6 horas, el sentido del análisis estaría en poder determinar el compuesto químico y sus metabolitos en orina, ya que la mayor parte se elimina a las doce horas, pudiendo llegar a detectarse hasta una semana después. En este contexto, se ha desarrollado un método de análisis (similar al que se explicó en el artículo «Análisis de benzodiazepinas en cabello») que utiliza la cromatografía de líquidos (LC) acoplada a la espectrometría de masas (MS) en tándem (LC-MS/MS) para la determinación de escopolamina y 18 de sus metabolitos en orina de rata [3].

Para finalizar esta entrada «sentido y sensibilidad» en los métodos de análisis químico y bioquímico os presentaré una investigación muy reciente sobre productos nutracéuticos, es decir, productos de origen natural con propiedades biológicas activas, beneficiosas para la salud. El sentido de este estudio es la determinación ultra rápida del analito alfa-tocoferol (a-T), más conocido como vitamina E, en nuevas formulaciones nutracéuticas para su posible desarrollo preclínico [4].

Pero, ¿por qué uno de los objetivos que se perseguían era desarrollar uno de los métodos de análisis más rápidos para la determinación de a-T descritos en la literatura científica? La respuesta está en la importancia que tiene el análisis de un elevado número de muestras para el desarrollo de nuevas formulaciones nutracéuticas. De este modo, y sin que otros parámetros de calidad se vean afectados, la velocidad nos permite además aumentar la eficacia de los experimentos y disminuir drásticamente el consumo de disolventes orgánicos, y por tanto minimizar costes y la contaminación generada por el uso de dichos disolventes. Sin duda, uno de los pilares más importantes en la elaboración de nuevos fármacos o nutracéuticos es el desarrollo de un método de análisis químico y bioquímico, con sentido y sensibilidad, con el fin de obtener información cualitativa y cuantitativa de nuestro analito.

Virginia Rodríguez

«Ciencia Química en el siglo XXI» | Dr. Justo Giner Martínez-Sierra

Referencias:

[1] Leuenberger N.; Barras L. y colaboradores. Urinary di-(2-ethylhexyl) phthalate metabolites for detecting transfusion of autologous blood stored in plasticizer-free bags. Transfusion, 2016, 56(3), 571-578.

[2] Sheng Y.; Genye H. y col. An improved LC-MS-MS method for the determination of clenbuterol in human urine. LCGC North America, 31(3), 240-247.

[3] Chen H.; Chen Y. y col. Analysis of scopolamine and its eighteen metabolites in rat urine by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Talanta, 2005, 67(5), 984-991.

[4] Villaseca-González N., Rodríguez Robledo V. y col. Ultrafast determination of vitamin E using LC–ESI–MS/MS for preclinical development of new nutraceutical formulations. Bioanalysis, 2018, doi: 10.4155/bio-2017-0095.