Escribiendo en el diario NanoResearch , un equipo de la Universidad de Massachusetts Amherst informa esta semana que han desarrollado sensores bioelectrónicos de gases de amoníaco que se encuentran entre los más sensibles jamás creados.
El sensor utiliza nanocables de proteínas conductoras de carga eléctrica derivados de la bacteria Geobacter para proporcionar biomateriales para dispositivos eléctricos. Hace más de 30 años, el autor principal y microbiólogo Derek Lovley descubrió Geobacter en el lodo del río. Los microbios producen filamentos de proteínas similares a pelos.que funcionan como "cables" a nanoescala para transferir los cargos por su alimentación y para comunicarse con otras bacterias.
El primer autor y estudiante de doctorado en ingeniería biomédica Alexander Smith, con su asesor Jun Yao y Lovley, dicen que diseñaron este primer sensor para medir el amoníaco porque ese gas es importante para la agricultura, el medio ambiente y la biomedicina. Por ejemplo, en humanos, el amoníaco enel aliento puede indicar enfermedad, mientras que en la avicultura, el gas debe ser monitoreado y controlado de cerca para la salud y comodidad de las aves y para evitar desequilibrios de alimentación y pérdidas de producción.
Yao dice: "Este sensor le permite realizar una detección de alta precisión; es mucho mejor que los sensores electrónicos anteriores". Smith agrega: "Cada vez que hago un nuevo experimento, estoy gratamente sorprendido. No los esperábamospara trabajar tan bien como lo han hecho. Realmente creo que podrían tener un impacto positivo real en el mundo ".
Smith dice que los sensores electrónicos existentes a menudo tienen una sensibilidad limitada o baja, y son propensos a la interferencia de otros gases. Además de una función superior y bajo costo, agrega, "nuestros sensores son biodegradables por lo que no producen desechos electrónicos,y son producidos de manera sostenible por bacterias que utilizan materias primas renovables sin la necesidad de productos químicos tóxicos ".
Smith realizó los experimentos durante los últimos 18 meses como parte de su trabajo de doctorado. Se sabía por los estudios anteriores de Lovley que la conductividad de los nanocables de proteínas cambió en respuesta al pH, el nivel ácido o base de solución alrededorlos nanocables de proteínas. Esto llevó a los investigadores a probar la idea de que podrían ser altamente sensibles a la unión de moléculas para biosensores. "Si los expones a un químico, las propiedades cambian y puedes medir la respuesta", señala Smith.
Cuando expuso los nanocables al amoníaco, "la respuesta fue realmente notable y significativa", dice Smith. "Al principio, descubrimos que podíamos sintonizar los sensores de una manera que muestre esta respuesta significativa. Son realmente sensibles al amoníaco y al amoníaco".mucho menos que otros compuestos, por lo que los sensores pueden ser muy específicos "
Lovley agrega, que los nanocables "muy estables" duran mucho tiempo, el sensor funciona de manera consistente y robusta después de meses de uso, y funciona tan bien "es notable".
Yao dice: "Estos nanocables de proteínas siempre me sorprenden. Este nuevo uso se encuentra en un área completamente diferente a la que habíamos trabajado antes". Anteriormente, el equipo había informado que usaba nanocables de proteínas para recolectar energía de la humedad y aplicarlos como memristorspara computación biológica.
Smith, que se llama a sí mismo "emprendedor", ganó el primer lugar en el Desafío de Innovación 2018 de UMass Amherst por el plan de negocios de inicio para la compañía que formó con Yao y Lovley, e-Biologics. Los investigadores han seguido con una solicitud de patente, recaudación de fondos, desarrollo de negocios y planes de investigación y desarrollo.
Lovley dice: "Este trabajo es la primera prueba de concepto para el sensor de nanocables. Una vez que volvamos al laboratorio, desarrollaremos sensores para otros compuestos. Estamos trabajando en ajustarlos para una variedad de otros compuestos"
El apoyo para el trabajo llegó como una beca CAREER y una Beca de Investigación de Posgrado de la Fundación Nacional de Ciencias, la Oficina de Comercialización y Empresas de Tecnología de UMass Amherst y el Centro de Fabricación Jerárquica del campus, un Centro de Ciencia e Ingeniería Nanoescala financiado por NSF.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Massachusetts Amherst . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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