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Dispositivo electrónico detecta moléculas relacionadas con el cáncer, el Alzheimer y el Parkinson

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Un biosensor desarrollado por investigadores del Laboratorio Nacional de Nanotecnología (LNNano) en Campinas, Sao Paulo, Brasil, ha demostrado que es capaz de detectar moléculas asociadas con enfermedades neurodegenerativas y algunos tipos de cáncer.

El dispositivo es básicamente un transistor orgánico a escala nanométrica de una sola capa sobre un portaobjetos de vidrio. Contiene una forma reducida del péptido glutationa (GSH), que reacciona de una manera específica cuando entra en contacto con la enzima glutatión S-transferasa (GST), vinculada al Parkinson, de Alzheimer y el cáncer de mama, entre otras enfermedades. La reacción GSH-GST es detectada por el transistor, que puede ser utilizado para propósitos de diagnóstico.

El proyecto se centra en el desarrollo de dispositivos de análisis de diagnóstico para una variedad de áreas de conocimiento, el uso de materiales funcionales para producir sensores simples y sistemas de microfluidos para un diagnóstico rápido.

Se pueden implementar plataformas como ésta para diagnosticar enfermedades complejas de forma rápida, segura y relativamente barata, utilizando sistemas de escala nanométrica para identificar moléculas de interés en el material analizado“, explicó Carlos Cesar Bof Bufon, jefe del LNNano’s Functional Devices & Systems Lab (DSF) y miembro del equipo de investigación, cuyo investigador principal es Lauro Kubota, un profesor del Instituto de Química de la Universidad de Campinas (UNICAMP-IQ).

Además de la portabilidad y el bajo costo, las ventajas del biosensor nanométrico incluyen la sensibilidad en la detección de moléculas, de acuerdo con Bufon.

Esta es la primera vez que la tecnología del transistor orgánico ha sido utilizado en la detección del par GSH-GST, lo cual es importante en el diagnóstico de enfermedades degenerativas, por ejemplo”, explicó. “El dispositivo puede detectar este tipo de moléculas, incluso cuando están presentes en el material examinado en niveles muy bajos, gracias a su sensibilidad nanométrica“. Un nanómetro (nm) es la milmillonésima parte de un metro o la millonésima parte de un milímetro.

El sistema puede ser adaptado para detectar otras sustancias, tales como moléculas ligadas a diferentes enfermedades y elementos presentes en el material contaminado, entre otras aplicaciones. Esto requiere la sustitución de las moléculas en el sensor por otras que reaccionen con los productos químicos específicos de la prueba, conocidos como analitos.

El equipo está trabajando en biosensores fabricados en papel para reducir aún más el costo, para mejorar la portabilidad y facilitar la fabricación, así como su eliminación.

El reto es que el papel es un aislante en su forma habitual. Bufon ha desarrollado una técnica para hacer que el papel sea conductor y sea capaz de transportar los datos de los sensores, impregnando fibras de celulosa con polímeros que tienen propiedades conductoras.

La técnica se basa en la síntesis in situ de polímeros conductores. Para que los polímeros no queden atrapados en la superficie del papel, tienen que ser sintetizados por dentro y entre los poros de las fibras de celulosa. Esto se hace mediante polimerización química en fase gaseosa: un oxidante líquido se infiltra en el papel, el cual es expuesto después a los monómeros en la fase gaseosa. Un monómero es una molécula de bajo peso molecular capaz de reaccionar con moléculas idénticas o diferentes de bajo peso molecular para formar un polímero.

Los monómeros se evaporan bajo el papel y penetran en los poros de las fibras a escala submicrométrica. En el interior de los poros, se mezclan con el oxidante y allí mismo comienza el proceso de polimerización, impregnando todo el material.

El documento polimerizado adquiere las propiedades conductoras de los polímeros. Esta conductividad se puede ajustar mediante la manipulación del elemento incrustado en las fibras de celulosa, dependiendo de la aplicación para la que esté diseñado el papel. Así, el dispositivo puede ser conductor de la electricidad, permite que la corriente fluya sin pérdidas significativas, o semiconductor, que interactúa con moléculas específicas y que funciona como un sensor físico, químico o electroquímico.
..Susana Calvo