Un estudi liderat per l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) i el Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) descriu un mètode que emula la resposta fisiològica a l’olor. El sistema permet distingir odorants de característiques molt similars basant-se en la interacció d’unió amb el receptor, que provoca un canvi en la resposta capacitiva d’aquest. L’aplicació d’aquesta metodologia obre les portes al desenvolupament de biosensors olfactius altament selectius.
El sistema olfactiu humà distingeix milers d’odorants gràcies a la interacció específica amb els receptors olfactius de les neurones sensorials. Cada receptor pot detectar diversos odorants amb intensitats variables, i un mateix odorant pot activar més d’un receptor. Aquesta combinació complexa de senyals genera la nostra percepció de les olors.
Aquesta informació ajuda a entendre millor com funciona el reconeixement d’olors a nivell molecular i com es pot aplicar aquest coneixement per dissenyar sensors més efectius.
Anna Lagunas
La rellevància biològica de l’olfacte, que ens permet buscar aliments, interactuar socialment i detectar perills, ha impulsat el desenvolupament de sensors olfactius amb diverses aplicacions industrials. Tot i que els sensors basats en receptors olfactius tenen una sensibilitat molt elevada, arribant a detectar concentracions tan baixes com el nivell femtomolar —una part entre mil bilions —, encara presenten una limitació: no poden distingir amb precisió entre els diferents odorants que els activen.
En aquest context, un estudi recent liderat per l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya i el Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), en col·laboració amb el Centre des Sciences Du Goût et de l’Alimentation i l’Institut de Chimie de Nice, ha desenvolupat un mètode innovador per distingir entre odorants que activen un mateix receptor. Aquest mètode es basa en la detecció de petits canvis elèctrics al receptor, coneguts com a resposta capacitiva. Aquests canvis són proporcionals a la potència amb què l’odorant s’uneix al receptor, emulant així la resposta fisiològica a una olor.
“Hem vist que, quan el receptor entra en contacte amb un dels compostos, es produeix un canvi en la resposta elèctrica proporcional a la força amb què el compost s’uneix al receptor. Aquesta informació ajuda a entendre millor com funciona el reconeixement d’olors a nivell molecular i com es pot aplicar aquest coneixement per dissenyar sensors més efectius”, explica Anna Lagunas, primera autora de l’estudi i investigadora sènior del grup de Nanobioenginyeria de l’IBEC, liderat per Josep Samitier.
Aquesta innovació marca un pas endavant en el disseny de sensors més precisos, que podrien tenir aplicacions en el cribratge d’odorants o altres camps tecnològics i industrials.
Detecció selectiva d’odorants
Per als experiments, es va immobilitzar un receptor olfactiu humà (hOR1A1) sobre una superfície d’or amb un anticòs, assegurant-ne l’orientació i millorant la sensibilitat de les mesures. Els tres odorants utilitzats (dihidrojasmona i dues formes de la carvona), són agonistes del receptor, és a dir, tots són capaços d’activar-lo donant lloc a olors diferents, fet que permet simular activacions fisiològiques reals.
L’estudi, que també ha comptat amb la participació del grup de Nanosondes i Nanocommutadors de l’IBEC, liderat per Pau Gorostiza, explica que l’augment en la capacitat del sensor per identificar substàncies es deu, entre altres factors, a la resposta elèctrica específica del receptor, relacionada amb una propietat intrínseca anomenada moment dipolar, que varia en presència de l‘odorant. El moment dipolar és una mesura de com les càrregues elèctriques dins d’una molècula estan distribuïdes. En aquest cas, els canvis en el moment dipolar del receptor quan es vincula amb una molècula d’odorant són clau per detectar-la.
Article referenciat:
Anna Lagunas, Christine Belloir, Maxence Lalis, Loïc Briand, Jérémie Topin, Pau Gorostiza, Josep Samitier. Ligand discrimination in hOR1A1 based on the capacitive response. Biosensors and Bioelectronics, Volume 271, 2025,117000, ISSN 0956-5663. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.117000.
