Los biosensores basados en células pueden simular el efecto de varias sustancias, como medicamentos, en el cuerpo humano en el laboratorio. Sin embargo, según el principio de medición, producirlos puede ser costoso. Como resultado, a menudo no se usan.Los factores de costo para los sensores que realizan mediciones eléctricas son el costoso material de los electrodos y la producción compleja. Los científicos de Fraunhofer ahora están produciendo biosensores con electrodos de grafeno a bajo costo y simplemente en impresión de rollo a rollo. Ya existe un prototipo de sistema para la producción en masa.
Los biosensores basados en células miden los cambios en los cultivos celulares a través de señales eléctricas. Esto se realiza mediante electrodos que están montados dentro de la placa de Petri o en los pozos de la denominada placa de pozos. Si los virus agregados destruyen una capa celular continua en elelectrodos, por ejemplo, se reduce la resistencia eléctrica medida entre los electrodos. De esta manera, se puede probar el efecto de las vacunas o medicamentos por ejemplo: cuanto más eficaz es el ingrediente activo, menor es el número de células que se destruyenpor los virus y cuanto menor sea el cambio de resistencia medido. También las pruebas de toxicidad, como en productos cosméticos, pueden funcionar de acuerdo con el mismo principio y pueden reemplazar los experimentos con animales en el futuro. Otra ventaja: si los biosensores están vinculados a una unidad de evaluación, las mediciones pueden ser continuas y automatizadas.
Conductivo, biocompatible, imprimible
La preparación de los biosensores descritos es costosa y compleja, sin embargo: los electrodos están hechos de un material biocompatible y eléctricamente conductor, como oro o platino. La producción de microelectrodos requiere un proceso litográfico complicado. El resultado: los laboratorios a menudo lo hacenNo compre estos biosensores debido a los altos costos, y el examen de los cultivos celulares continúa realizándose manualmente bajo un microscopio. Sin embargo, como alternativa a los metales preciosos, el grafeno ahora puede usarse como material para los electrodos. Las ventajas deEl material de carbono: es eléctricamente conductor, biocompatible y, en forma de tinta, puede imprimirse en superficies.
Los científicos del Instituto Fraunhofer de Ingeniería Biomédica IBMT en St. Ingbert en la región de Saarland de Alemania han utilizado dicha tinta de grafeno. Junto con socios de la industria en el proyecto M--era.Net BIOGRAPHY, que está financiado por el Gobierno Federal AlemánEl Ministerio de Educación e Investigación BMBF ha desarrollado un proceso de impresión que hace posible producir grandes cantidades de biosensores de grafeno en un proceso rentable de rollo a rollo ". Nuestro prototipo de sistema puede imprimir alrededor de 400 biosensores por minuto enuna lámina continua ", dice el Dr. Thomas Velten, Jefe del Departamento de Microsistemas Biomédicos de IBMT y Gerente de Proyecto de BIOGRAFÍA, al describir el resultado del trabajo de desarrollo. Mientras que el equipo de impresión y la tinta de grafeno son proporcionados por los socios involucrados, los científicosen IBMT se han encargado del diseño del proceso de impresión.
"En particular, es crucial ajustar parámetros tales como la viscosidad de la tinta, la velocidad de impresión, la presión de la cuchilla dosificadora - una cuchilla rascadora elimina el exceso de tinta y la profundidad del pozo del cilindro de impresión para que las estructuras impresas correspondan a ladimensiones nominales ", explica Velten. Un equipo interdisciplinario de biólogos e ingenieros de IBMT también ha desarrollado una tinta proteica, que se imprime directamente en los electrodos después del grafeno. Velten:" Es solo gracias a las proteínas que las células se adhieren lo suficientemente biena la lámina de electrodo ". Un proceso complicado: las energías superficiales de la lámina y la tinta tienen que adaptarse entre sí de tal manera que la transferencia de la tinta del cilindro de impresión a la lámina se realice de manera óptima. Particularmente crítico es elsecado de las estructuras impresas, ya que las proteínas no toleran solventes o altas temperaturas. Solo la combinación correcta de ingredientes de tinta y método de secado asegura que la tinta se seque lo suficientemente rápido.
Después de la construcción exitosa del prototipo, seguirán las pruebas prácticas de los biosensores impresos. Gerente de proyecto Velten: "Esperamos poder ofrecer a la industria una plataforma tecnológica universal en un plazo de un año".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Fraunhofer-Gesellschaft . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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