En un futuro no muy lejano, cada uno de nosotros puede tener un dispositivo simple, lo suficientemente pequeño para nuestra mesa de noche o nuestro bolsillo, que nos mantiene informados de nuestro nivel de salud, identifica incluso trazas de biomarcadores indeseables en nuestrosangre o saliva y sirve como un sistema de alerta temprana de enfermedades. Esta es una de las promesas de la medicina personalizada.
Esta revolución tecnológica puede estar un paso más cerca gracias a una poderosa herramienta desarrollada por investigadores del Laboratorio de Sistemas BioNanoPhotónicos BIOS de EPFL. Consiste en un chip óptico ultradelgado y miniaturizado que, cuando se acopla con una cámara CMOS estándar y funciona conanálisis de imágenes, es capaz de contar biomoléculas una a una en una muestra y determinar su ubicación. Su investigación ha sido publicada en Fotónica de la naturaleza .
un sensor muy potente
Esta tecnología pionera se basa en metasuperficies - estrellas en ascenso en el campo de la fotónica. Las metauperficies son láminas de materiales artificiales cubiertas por millones de elementos nanométricos dispuestos de una manera especial. A una cierta frecuencia, estos elementos son capaces de exprimirluz en volúmenes extremadamente pequeños, creando 'puntos calientes' ópticos ultrasensibles.
Cuando la luz incide sobre la metasuperficie y golpea una molécula en uno de estos puntos calientes, la molécula se detecta inmediatamente. De hecho, la molécula se delata al cambiar la longitud de onda de la luz que la golpea.
Escaneo de moléculas y toma de fotografías
Al usar luces de diferentes colores en la metasuperficie y tomar una fotografía cada vez con una cámara CMOS, los investigadores pueden contar el número de moléculas en una muestra y aprender exactamente qué está sucediendo en el chip sensor. "Luego usamos smartherramientas de ciencia de datos para analizar los millones de píxeles CMOS obtenidos a través de este proceso e identificar tendencias ", dice Filiz Yesilkoy, primer autor del artículo." Hemos demostrado que podemos detectar y obtener imágenes no solo de biomoléculas individuales en los puntos calientes, sino inclusouna sola hoja de grafeno de solo un átomo de grosor ".
Llevando su trabajo un paso más allá, los investigadores desarrollaron una segunda versión de su sistema, donde las metasuperficies están programadas para resonar en diferentes longitudes de onda en diferentes regiones. "Esta técnica es más simple, pero también es menos precisa para localizar las moléculas,"dice Eduardo R. Arvelo, uno de los coautores del artículo.
¿Un cambio de juego en la detección de enfermedades?
Hatice Altug, que dirige el laboratorio de BIOS y dirige el proyecto, ve un inmenso potencial en el campo de la óptica. "La luz posee muchos atributos, como intensidad, fase y polarización, y es capaz de atravesar el espacio. Esto significaque los sensores ópticos podrían desempeñar un papel importante para abordar los desafíos futuros, especialmente en la medicina personalizada ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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