Desarrollo de un dispositivo de bajo costo que logre cuantificar glucosa en una muestra líquida

Abstract

La diabetes mellitus es una enfermedad crónica con gran presencia a nivel mundial. Según la Federación Internacional de Diabetes, en 2021, se documentó que más de 537 millones de personas padecían esta condición y, en Guatemala, el 13.2 % de la población adulta. Para prevenir complicaciones serias, es importante el seguimiento continuo de glucosa. Sin embargo, los glucómetros tradicionales, debido a su elevado costo, pueden ser poco accesibles para muchos pacientes. Por tal razón, este trabajo buscó el desarrollo de un biosensor económico, de flujo lateral, capaz de medir glucosa como una alternativa asequible para aplicaciones point-of-care . Se diseñó y desarrolló un dispositivo microfluídico basado en papel, dividido en tres zonas delimitadas por barreras hidrofóbicas: aplicación, reacción y descarte. Las barreras hidrofóbicas fueron elaboradas con parafilm por medio de corte láser. Glucosa oxidasa (GOx), peroxidasa de rábano (HRP) y yoduro de potasio (KI) fueron inmovilizados en la zona de reacción para generar una respuesta colorimétrica según la concentración de glucosa de la muestra aplicada. Para optimizar el flujo controlado y una coloración uniforme en el dispositivo, se evaluaron diferentes métodos de ensamblaje, regiones de interés y volúmenes de aplicación. El dispositivo mostró una relación inversa entre la concentración de glucosa y la intensidad de color ( R 2 = 0 . 944 ), lo que confirma su capacidad de cuantificarse. Estos resultados demuestran la viabilidad de emplear materiales simples para la fabricación de biosensores colorimétricos reproducibles de bajo costo.

Diabetes mellitus is a chronic disease with a large global presence. According to the International Diabetes Federation, in 2021, it was documented that more than 537 million people su!ered from this condition, and in Guatemala, 13.2% of the adult population was a!ected. To prevent serious complications, continuous glucose monitoring is important. However, traditional glucometers, due to their high cost, can be inaccessible for many patients. For this reason, this work sought the development of an economic, lateral flow biosensor capable of measuring glucose as an a!ordable alternative for Point-of-Care applications. A paper-based microfluidic device was designed and developed, divided into three zones delimited by hydrophobic barriers: the application zone, the reaction zone, and the waste zone. The hydrophobic barriers were made using Parafilm and laser cutting. Glucose oxidase (GOx), horseradish peroxidase (HRP), and potassium iodide (KI) were immobilized in the reaction zone to generate a colorimetric response based on the glucose concentration of the applied sample. To optimize controlled flow and uniform coloration in the device, di!erent assembly methods, regions of interest, and application volumes were evaluated. The device showed an inverse relationship between glucose concentration and color intensity (R2 = 0.944), which confirms its quantification capacity. These results demonstrate the viability of using simple materials for the fabrication of reproducible and low-cost colorimetric biosensors.