¿Se puede distinguir una enfermedad dental con un solo soplo? Un equipo conjunto de la Facultad de Odontología Hadassah de la Universidad Hebrea de Jerusalén y el Technion probó un nanosensor que lee las sustancias químicas del aliento para diferenciar caries, gingivitis, periodontitis y periimplantitis. Los resultados variaron mucho según la enfermedad. El método distinguió con precisión la periodontitis y los implantes sanos, pero no logró detectar bien cambios en etapas tempranas, como la caries o la gingivitis.
El aliento conserva rastros de la enfermedad
Las bacterias que viven en la boca y el tejido gingival inflamado liberan sustancias químicas como metabolitos, y parte de ellas se mezcla en el aliento como compuestos orgánicos volátiles (compuestos orgánicos que se evaporan fácilmente en el aire). El equipo de investigación recogió el aliento de personas con caries, gingivitis, periodontitis y periimplantitis, así como de personas sanas, y analizó con cromatografía de gases y espectrometría de masas (GC-MS, un método de análisis de laboratorio que separa los compuestos uno a uno para identificarlos) qué compuestos aparecían de forma distinta según la enfermedad. Un solo compuesto diferenció químicamente la periodontitis de la caries y la gingivitis, y 13 compuestos distinguieron el tejido periimplantario sano de la periimplantitis. Esto significa que cada enfermedad deja una huella química distinta en el aliento. Hoy en la clínica dental se confirma la periodontitis o la caries midiendo la profundidad entre las encías con una sonda o examinando diente por diente y hueso con radiografías, mientras que el método de lectura del aliento apunta a la posibilidad de revisar de una sola vez las señales de varias enfermedades con un solo soplo.
Un sensor de bolsillo lee esa huella
El GC-MS es preciso, pero el equipo es voluminoso y obtener resultados lleva tiempo, por lo que es difícil usarlo directamente en la consulta. En su lugar, el equipo de investigación leyó el mismo aliento con un nanosensor formado por una matriz de 40 nanomateriales, cada uno de los cuales genera una señal eléctrica distinta al entrar en contacto con las sustancias químicas. A diferencia del GC-MS, que identifica compuestos individuales, el nanosensor recibe como un único patrón la señal conjunta de varios compuestos mezclados, y el aprendizaje automático, tras entrenarse de antemano con este patrón según cada enfermedad, determina a qué patrón se parece más el aliento recién ingresado. Incluso al agrupar las señales del sensor por grupo de enfermedad, la diferencia resultó estadísticamente clara.
Detectó la periodontitis, pero pasó por alto la caries
El modelo de aprendizaje automático construido con solo 10 tipos de sensores mostró una precisión del 69,6% en los datos de entrenamiento y del 58,8% en los datos de validación. Al desglosar por enfermedad, las diferencias fueron grandes. El modelo identificó correctamente a casi todas las personas con periodontitis y con tejido periimplantario sano en los datos de validación, pero pasó por alto entre la mitad y hasta tres cuartas partes de los casos en etapas tempranas o con señales inflamatorias débiles, como la caries, la gingivitis y la periimplantitis. La proporción de personas sanas correctamente clasificadas como tales fue alta, entre el 71,4% y el 100%, y la puntuación global de discriminación (área bajo la curva ROC) también fue alta, entre 0,88 y 0,97 sobre 1. Esto significa que, aunque la precisión de distinguir varias enfermedades a la vez con un único punto de corte fue baja, la capacidad de discriminación al analizar cada enfermedad por separado fue mayor.
Mira el aliento, no la saliva
Ya existe un método que estima la etapa de una enfermedad leyendo los genes de las bacterias bucales. El método que leyó los genes bacterianos de la saliva para determinar la etapa de la periodontitis estimaba el estadio de progresión de la periodontitis mediante secuenciación del tipo y la cantidad de bacterias presentes en la saliva. Este nanosensor, en cambio, lee en el aliento los rastros de las sustancias químicas producidas por las bacterias y el tejido inflamado, en lugar de las bacterias o sus genes. Como no requiere tomar una muestra de saliva y basta con soplar, la prueba es sencilla, pero se reveló una limitación: la capacidad de discriminación disminuye en enfermedades en etapa temprana donde la cantidad de sustancias químicas es baja o las señales se superponen.
Tanto el análisis químico como el experimento con sensores confirmaron que los compuestos del aliento pueden ser una señal de enfermedad bucal. Sin embargo, leer esa señal de forma estable solo con un dispositivo portátil y aprendizaje automático únicamente se logró con claridad al distinguir la periodontitis de los implantes sanos, y todavía no se ha conseguido detectar enfermedades en etapa temprana con señales químicas débiles, como la caries.