Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un sensor de bajo costo hecho de plástico semiconductor que se puede utilizar para diagnosticar o controlar una amplia gama de afecciones de salud, como complicaciones quirúrgicas o enfermedades neurodegenerativas.
El sensor puede medir la cantidad de metabolitos críticos, como el lactato o la glucosa, que están presentes en el sudor, las lágrimas, la saliva o la sangre y, cuando se incorpora a un dispositivo de diagnóstico, podría permitir que las condiciones de salud se controlen de forma rápida, económica ycon precisión. El nuevo dispositivo tiene un diseño mucho más simple que los sensores existentes, y abre una amplia gama de nuevas posibilidades para el monitoreo de la salud hasta el nivel celular. Los resultados se informan en la revista Avances científicos .
El dispositivo fue desarrollado por un equipo dirigido por la Universidad de Cambridge y la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah KAUST en Arabia Saudita. Los plásticos semiconductores como los utilizados en el trabajo actual se están desarrollando para su uso en células solares y flexibleselectrónica, pero aún no ha visto un uso generalizado en aplicaciones biológicas.
"En nuestro trabajo, hemos superado muchas de las limitaciones de los biosensores electroquímicos convencionales que incorporan enzimas como material de detección", dijo la autora principal Dra. Anna-Maria Pappa, investigadora postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología de Cambridge ".En los biosensores convencionales, la comunicación entre el electrodo del sensor y el material de detección no es muy eficiente, por lo que ha sido necesario agregar cables moleculares para facilitar y 'aumentar' la señal ".
Para construir su sensor, Pappa y sus colegas utilizaron un polímero recién sintetizado desarrollado en el Imperial College que actúa como un cable molecular, aceptando directamente los electrones producidos durante las reacciones electroquímicas. Cuando el material entra en contacto con un líquido como el sudor,lágrimas o sangre, absorbe iones e inflamaciones, fusionándose con el líquido. Esto conduce a una sensibilidad significativamente mayor en comparación con los sensores tradicionales hechos de electrodos metálicos.
Además, cuando los sensores se incorporan a circuitos más complejos, como los transistores, la señal puede amplificarse y responder a pequeñas fluctuaciones en la concentración de metabolitos, a pesar del pequeño tamaño de los dispositivos.
Las pruebas iniciales de los sensores se usaron para medir los niveles de lactato, lo cual es útil en aplicaciones de acondicionamiento físico o para monitorear pacientes después de la cirugía. Sin embargo, según los investigadores, el sensor puede modificarse fácilmente para detectar otros metabolitos, como glucosa ocolesterol incorporando la enzima apropiada, y el rango de concentración que el sensor puede detectar se puede ajustar cambiando la geometría del dispositivo.
"Esta es la primera vez que es posible usar un polímero que acepte electrones que se puede adaptar para mejorar la comunicación con las enzimas, lo que permite la detección directa de un metabolito: esto no ha sido sencillo hasta ahora", dijoPappa: "Abre nuevas direcciones en la biodetección, donde los materiales pueden diseñarse para interactuar con un metabolito específico, lo que resulta en sensores mucho más sensibles y selectivos".
Dado que el sensor no consiste en metales como el oro o el platino, puede fabricarse a un costo menor y puede incorporarse fácilmente en sustratos flexibles y estirables, lo que permite su implementación en aplicaciones de detección portátiles o implantables.
"Un dispositivo implantable podría permitirnos monitorear la actividad metabólica del cerebro en tiempo real bajo condiciones de estrés, como durante o inmediatamente antes de una convulsión y podría usarse para predecir convulsiones o evaluar el tratamiento", dijo Pappa.
Los investigadores ahora planean desarrollar el sensor para monitorear la actividad metabólica de las células humanas en tiempo real fuera del cuerpo. El grupo de Sistemas y Tecnologías Bioelectrónicos en el que se basa Pappa se enfoca en desarrollar modelos que puedan imitar estrechamente nuestros órganos, junto con tecnologías quepuede evaluarlos con precisión en tiempo real. La tecnología de sensor desarrollada se puede utilizar con estos modelos para probar la potencia o toxicidad de los medicamentos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Cambridge . La historia original tiene licencia bajo a Licencia Creative Commons . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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