La deficiencia de insulina y la hiperglucemia son dos culpables bien conocidos de la diabetes, que se reflejan en las concentraciones de glucosa en sangre. Ahora, los investigadores están trabajando para crear dispositivos ultrasensibles de laboratorio en un chip para medir rápidamente las concentraciones de glucosa con el objetivo dedispositivo de desarrollo para diagnóstico temprano y prevención de diabetes
Un equipo de investigadores de la Universidad Politécnica de Hong Kong y la Universidad de Zhejiang en China informan que integran sensores de glucosa de fibra óptica en un chip microfluídico para crear dispositivos portátiles, de alto rendimiento y bajo costo para medir los niveles de glucosa. En un artículo publicado esta semanaen el diario Biomedical Optics Express , de The Optical Society OSA.
'Hoy en día, los enfoques fotónicos son reconocidos como las técnicas más prometedoras para la detección ultrasensible ", dijo el Dr. A. Ping Zhang, profesor asociado, Departamento de Ingeniería Eléctrica, Universidad Politécnica de Hong Kong." En particular, la integración sinérgica de la fotónicala detección y la microfluídica condujeron a la tecnología de vanguardia conocida como optofluídica para análisis biológicos y químicos ".
Una razón por la cual la tecnología de chip microfluídico es tan atractiva es que proporciona una pequeña plataforma para integrar sensores con componentes funcionales, como mezcladores microfluídicos, para lograr un sistema de análisis de laboratorio en un chip para obtener resultados rápidos y confiables.
Si bien los biosensores de glucosa electroquímicos se pueden integrar en canales microfluídicos para desarrollar chips microfluídicos fáciles de manejar, de bajo costo y portátiles, los problemas de interferencia electroactiva a menudo aparecen en los sensores electroquímicos. Pero los sensores de fibra óptica ofrecen una solución a este problema, graciasa su inmunidad a la interferencia electromagnética.
Al combinar un nuevo biosensor de fibra óptica con un chip microfluídico, Zhang y sus colegas crearon un dispositivo optofluídico sin interferencias para la detección ultrasensible de los niveles de glucosa.
Explicó. Su método implica la fabricación de una rejilla de fibra óptica de período largo LPG con un período de 390 micras dentro de una fibra óptica de diámetro pequeño con un diámetro de revestimiento de 80 micras. Tales dispositivos de fibra óptica inducen un modo codireccional fuerteacoplamiento a través de un proceso de dispersión resonante. Y la longitud de onda central resultante es muy sensible a los cambios del índice de refracción RI de los medios circundantes a través del campo evanescente del modo de revestimiento de fibra óptica.
"Para transformar el sensor IR de fibra óptica en un sensor de glucosa, el equipo seleccionó la glucosa oxidasa como material sensor que reaccionaría con la glucosa en solución. Para soportar la película de detección y aumentar el cambio IR, una película multicapa de polietilenimina sensible al pHPEI y el ácido poliacrílico PAA se depositan en la superficie lateral del sensor de GLP antes de la inmovilización de la película de detección ", señaló Zhang.
La película multicapa PEI / PAA vigila la oxidación de la glucosa con el catalizador de gluclosa oxidasa y responde a la reacción mediante hinchazón o contracción ", agregó.
"Los resultados experimentales revelaron que el nuevo sensor de fibra óptica es muy sensible por sí solo y puede detectar concentraciones de glucosa oxidasa tan bajas como 1 nM 10-9 molaridad", dijo. "Pero, después de la integración en el chip microfluídico,el rendimiento del sensor mejoró notablemente en términos de rango de detección y tiempo de respuesta "
"Además, notablemente, no se observó una pérdida significativa de actividad biomolecular durante los experimentos, lo que implica que nuestra técnica de autoensamblaje capa por capa produce una absorción electrostática robusta de glucosa oxidasa dentro de la película de detección", dijo Zhang.
"El trabajo del equipo es un paso significativo hacia el desarrollo de dispositivos optofluídicos para el diagnóstico temprano y la prevención de la diabetes", dijo.
En términos de aplicaciones, el dispositivo optofluídico permite la detección de glucosa en solución "que requiere solo una pequeña gota de sudor. Esto lo convierte en una tecnología extremadamente atractiva para el desarrollo del diagnóstico temprano de diabetes mediante el monitoreo del contenido de glucosa en el sudor", dijo Zhang.
Su objetivo final es desarrollar "dispositivos de laboratorio en un chip" multifuncionales mediante la integración de fotónica, microfluídica y materiales funcionales en un chip pequeño. Dicha tecnología permitirá una amplia gama de investigación y desarrollo en diagnóstico biomédico, monitoreo ambiental e incluso ayuda al descubrimiento de drogas ", señaló.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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