Tecnología de film transparente para mejorar detección de biomarcadores
Por el equipo editorial de LabMedica en español Actualizado el 29 Apr 2014 |

Imagen A: Imágenes de primer plano con un microscopio electrónico de barrido (SEM) que muestra la superficie de film transparente con recubrimiento metálico hecha de una cantidad fija de oro (10 nm) y diferentes espesores de níquel: A la izquierda: 5 nm de espesor. Mitad: 15 nm de espesor. Derecha: 25 nm de espesor (Fotografía cortesía de Optical Materials Express).

Imagen B: Imagen en primer plano de las nuevas nanoestructuras de film transparente, con recubrimiento metálico, tomadas con un microscopio electrónico de barrido (SEM). Cada imagen muestra la superficie del film transparente con recubrimiento metálico hecha con una cantidad fija de níquel (5 nm) y diferentes espesores de oro: Arriba: Espesor de 10 nm. Mitad: Espesor de 20 nm. Inferior: 30 nm de espesor. Las flechas negras en la parte superior indican una nanobrecha (Fotografía cortesía de Optical Materials Express).
Una novedosa técnica usa las arrugas en un film transparente envueltos en metal para aumentar las señales de fluorescencia 1.000 veces. La nueva tecnología puede allanar el camino para dispositivos de diagnóstico y detección de biomarcadores de bajo costo y altamente sensibles para permitir que los consultorios les suministren a sus comunidades la detección más sensible de las enfermedades infecciosas.
Un desafío persistente en la detección de fluorescencia es aumentar la relación señal a ruido de biomarcadores débilmente fluorescentes o de biomoléculas presentes en baja concentración. Además, los métodos actuales para la detección de agentes patógenos infecciosos tienen, predominantemente, un costo prohibitivo en la mayoría de las áreas del mundo. Ahora, un nuevo método utilizando la nanotecnología de film transparente común puede ayudar a resolver ambos problemas.
La nueva tecnología, descrita por H. Sharma et al. en la revista Optical Materials Express el 20 de marzo de 2014, ofrece una manera de aumentar significativamente la señal de los marcadores fluorescentes utilizados en los biosensores mediante el depósito de una combinación de metales sobre film transparente. “Mediante el uso de film transparente, de uso común y procesos de fabricación en masa, podemos hacer nanoestructuras de bajo costo para permitir aumentos en la fluorescencia mayores a 1.000 veces, permitiendo límites de detección inferiores significativamente menores”, dijo Michelle Khine, profesora de ingeniería biomédica en la Universidad de California, Irvine (EUA/). “Si usted tiene una solución con muy pocas moléculas que usted está tratando de detectar, como en el caso de las enfermedades infecciosas, esta plataforma ayudará a amplificar la señal de modo que se pueda detectar a partir de una sola molécula”.
En el método, desarrollado por el equipo de la UC Irvine, dirigido por la Prof. Khine, inicialmente se depositan capas delgadas de oro y de níquel sobre un polímero termoplástico pretensado (película de film-transparente). Cuando se calientan, el film-transparente se contrae, haciendo que las capas de metal más rígidas se tuerzan y arruguen en estructuras con forma de flor que son significativamente más pequeñas de lo que se había alcanzado previamente. Se añaden biomarcadores etiquetados con sondas fluorescentes a la capa de metal arrugado. Específicamente, se observaron más de tres órdenes de magnitud de mejora en la señal de fluorescencia emitida a partir de una sola molécula de anticuerpo inmunoglobulina G (IgG) de cabra, anti-ratón, etiquetada con isotiocianato de fluoresceína, FITC, (FITC-IgG), por excitación de dos fotones.
La emisión mejorada es debida a la excitación de los plasmones localizados en la superficie (oscilaciones coherentes de los electrones libres en el metal). Cuando la luz fue dirigida sobre la superficie arrugada, el campo electromagnético fue amplificado en las nanobrechas entre los pliegues del film transparente. Esto produjo áreas caracterizadas por repentinos estallidos de las señales intensas de fluorescencia de los biomarcadores. Esta es la primera demostración del aprovechamiento de los plasmones en estas nanoestructuras híbridas mediante fluorescencia mejorada por metal (MEF) en las longitudes de onda del infrarrojo cercano. Las estructuras pueden ser sintonizadas para tener una amplia gama de arquitecturas y tamaños de nanobrechas con resonancias de plasmones sintonizables, para lograr grandes mejoras de fluorescencia en otras regiones del espectro de longitud de onda de excitación.
Aunque la configuración actual requiere un equipo costoso, el equipo cree que este método allanará el camino para la creación de un dispositivo integrado, de bajo costo para magnéticamente atrapar y detectar sensiblemente moléculas y nanopartículas marcadas. Sin embargo, los análisis de muestras biológicas son en sí otro reto técnico: “La técnica debe trabajar con la medición de marcadores fluorescentes en muestras biológicas, pero todavía no la he ensayado en fluidos corporales”, dijo la Prof. Khine, quien advierte que la técnica todavía está muy lejos para poder ser usada en la clínica. Por ejemplo, señala: “Actualmente estamos trabajando en tratar de detectar el Rotavirus, pero uno de los principales retos es que nuestra superficie es hidrófoba por lo que la difusión del biomarcador en nuestras estructuras de materiales compuestos es limitada”.
Enlace relacionados:
University of California, Irvine
The Optical Society
Un desafío persistente en la detección de fluorescencia es aumentar la relación señal a ruido de biomarcadores débilmente fluorescentes o de biomoléculas presentes en baja concentración. Además, los métodos actuales para la detección de agentes patógenos infecciosos tienen, predominantemente, un costo prohibitivo en la mayoría de las áreas del mundo. Ahora, un nuevo método utilizando la nanotecnología de film transparente común puede ayudar a resolver ambos problemas.
La nueva tecnología, descrita por H. Sharma et al. en la revista Optical Materials Express el 20 de marzo de 2014, ofrece una manera de aumentar significativamente la señal de los marcadores fluorescentes utilizados en los biosensores mediante el depósito de una combinación de metales sobre film transparente. “Mediante el uso de film transparente, de uso común y procesos de fabricación en masa, podemos hacer nanoestructuras de bajo costo para permitir aumentos en la fluorescencia mayores a 1.000 veces, permitiendo límites de detección inferiores significativamente menores”, dijo Michelle Khine, profesora de ingeniería biomédica en la Universidad de California, Irvine (EUA/). “Si usted tiene una solución con muy pocas moléculas que usted está tratando de detectar, como en el caso de las enfermedades infecciosas, esta plataforma ayudará a amplificar la señal de modo que se pueda detectar a partir de una sola molécula”.
En el método, desarrollado por el equipo de la UC Irvine, dirigido por la Prof. Khine, inicialmente se depositan capas delgadas de oro y de níquel sobre un polímero termoplástico pretensado (película de film-transparente). Cuando se calientan, el film-transparente se contrae, haciendo que las capas de metal más rígidas se tuerzan y arruguen en estructuras con forma de flor que son significativamente más pequeñas de lo que se había alcanzado previamente. Se añaden biomarcadores etiquetados con sondas fluorescentes a la capa de metal arrugado. Específicamente, se observaron más de tres órdenes de magnitud de mejora en la señal de fluorescencia emitida a partir de una sola molécula de anticuerpo inmunoglobulina G (IgG) de cabra, anti-ratón, etiquetada con isotiocianato de fluoresceína, FITC, (FITC-IgG), por excitación de dos fotones.
La emisión mejorada es debida a la excitación de los plasmones localizados en la superficie (oscilaciones coherentes de los electrones libres en el metal). Cuando la luz fue dirigida sobre la superficie arrugada, el campo electromagnético fue amplificado en las nanobrechas entre los pliegues del film transparente. Esto produjo áreas caracterizadas por repentinos estallidos de las señales intensas de fluorescencia de los biomarcadores. Esta es la primera demostración del aprovechamiento de los plasmones en estas nanoestructuras híbridas mediante fluorescencia mejorada por metal (MEF) en las longitudes de onda del infrarrojo cercano. Las estructuras pueden ser sintonizadas para tener una amplia gama de arquitecturas y tamaños de nanobrechas con resonancias de plasmones sintonizables, para lograr grandes mejoras de fluorescencia en otras regiones del espectro de longitud de onda de excitación.
Aunque la configuración actual requiere un equipo costoso, el equipo cree que este método allanará el camino para la creación de un dispositivo integrado, de bajo costo para magnéticamente atrapar y detectar sensiblemente moléculas y nanopartículas marcadas. Sin embargo, los análisis de muestras biológicas son en sí otro reto técnico: “La técnica debe trabajar con la medición de marcadores fluorescentes en muestras biológicas, pero todavía no la he ensayado en fluidos corporales”, dijo la Prof. Khine, quien advierte que la técnica todavía está muy lejos para poder ser usada en la clínica. Por ejemplo, señala: “Actualmente estamos trabajando en tratar de detectar el Rotavirus, pero uno de los principales retos es que nuestra superficie es hidrófoba por lo que la difusión del biomarcador en nuestras estructuras de materiales compuestos es limitada”.
Enlace relacionados:
University of California, Irvine
The Optical Society
Últimas Tecnología noticias
- Muestras de cápsulas inspiradas en corales ocultan bacterias intestinales
- Tecnología de diagnóstico rápido detecta infecciones del tracto respiratorio inferior en muestras de aliento
- Sensor de grafeno utiliza muestra de aliento para identificar diabetes y prediabetes en minutos
- Parche de sudor inalámbrico podría usarse como prueba diagnóstica para fibrosis quística
- Nuevo método mejora fiabilidad de la IA con aplicaciones en diagnóstico médico
- Parche de microagujas autoalimentado recolecta muestras de biomarcadores sin extraer sangre
- Parche cutáneo detecta biomarcadores en líquido intersticial sin extracción de sangre
- Prueba de saliva portátil detecta cáncer mamario con precisión
- Algoritmos avanzados de IA permiten detección temprana del cáncer prostático
- Nuevo sistema microfluídico permite diagnóstico precoz del cáncer mediante análisis de sangre sencillos
- IA transformará diagnóstico del cáncer de piel en zonas remotas
- Herramienta estadística identifica cambios genéticos detrás de afecciones neurológicas
- Parche cutáneo de microagujas detecta melanoma sin biopsia ni extracción de sangre
- Biosensores electrónicos utilizados para detectar patógenos pueden detectar rápidamente células cancerosas
- Solución de imágenes más segura, portátil y económica revoluciona diagnóstico biomédico
- Nanomaterial multifuncional realiza simultáneamente diagnóstico, tratamiento y activación inmunitaria del cáncer
Canales
Química Clínica
ver canal
Nanopartículas de oro mejoran precisión del diagnóstico de cáncer ovárico
El cáncer de ovario se considera uno de los más mortales, en parte porque rara vez presenta síntomas claros en sus etapas iniciales y su diagnóstico suele ser complejo.... Más
Tecnología de aislamiento celular simultáneo mejora precisión del diagnóstico del cáncer
El diagnóstico preciso del cáncer sigue siendo un desafío, ya que las técnicas de biopsia líquida a menudo no logran captar la complejidad de la biología tumoral.... MásDiagnóstico Molecular
ver canal
Análisis sanguíneo de cáncer en 2 horas transforma detección de tumores
El glioblastoma y otros cánceres agresivos siguen siendo difíciles de controlar, principalmente porque los tumores pueden reaparecer después del tratamiento. Los métodos de... Más
Prueba ultrasensible podría identificar primeros signos moleculares de recaída metastásica en pacientes con cáncer de mama
El cáncer de mama HR+ (positivo para el receptor hormonal) y HER2- (negativo para el receptor 2 del factor de crecimiento epidérmico humano) representa más del 70 % de todos los casos... Más
Prueba de inmunoensayo automatizada de alto rendimiento impulsa investigación clínica neurodegenerativa
La enfermedad de Alzheimer y otros trastornos neurodegenerativos siguen siendo difíciles de diagnosticar y monitorizar con precisión debido a las limitaciones de los biomarcadores existentes.... MásHematología
ver canal
Modelo mide exposición a radiación en sangre para tratamientos precisos contra cáncer
Los científicos se han centrado durante mucho tiempo en proteger los órganos cercanos a los tumores durante la radioterapia, pero la sangre, un tejido vital y circulante, se ha excluido en... Más
Las plaquetas podrían mejorar detección temprana y mínimamente invasiva del cáncer
Las plaquetas son ampliamente reconocidas por su papel en la coagulación sanguínea y la formación de costras, pero también desempeñan un papel crucial en la defensa inmunitaria... MásInmunología
ver canal
Nueva herramienta utiliza aprendizaje profundo para terapia de precisión contra cáncer
Cada año se aprueban casi 50 nuevas terapias contra el cáncer, pero seleccionar la más adecuada para pacientes con características tumorales muy particulares sigue siendo un... Más
Prueba diagnóstica complementaria identifica cáncer de mama y de vías biliares con HER2 ultrabajo
El cáncer de mama es el cáncer más común en Europa, con más de 564.000 casos nuevos y 145.000 muertes anuales. El cáncer de mama metastásico está... MásMicrobiología
ver canal
Plataforma microfluídica evalúa función de neutrófilos en pacientes con sepsis
La sepsis se produce por una infección y una desregulación inmunitaria, y los neutrófilos desempeñan un papel fundamental en su progresión. Sin embargo, las herramientas... Más
Nuevo método diagnóstico confirma sepsis de forma más temprana
La sepsis sigue siendo una de las emergencias médicas más peligrosas, que a menudo progresa rápidamente y resulta mortal si no se interviene a tiempo. Cada hora de retraso en el tratamiento... MásPatología
ver canal
Análisis patológico preciso mejora resultados del tratamiento del fibrosarcoma en adultos
El fibrosarcoma en adultos es una neoplasia maligna poco frecuente y muy agresiva que se desarrolla en el tejido conectivo y suele afectar las extremidades, el tronco o la región de la cabeza y el cuello.... Más
Estudio clinicopatológico respalda exclusión del carcinoma seroso cervical de clasificación de OMS
El carcinoma seroso de alto grado es un diagnóstico poco frecuente en biopsias cervicales y puede ser difícil de distinguir de otros tipos de tumores. El carcinoma seroso cervical ya no se... MásIndustria
ver canal
VedaBio se asocia con Mammoth Biosciences para expandir diagnósticos basados en CRISPR
VedaBio (San Diego, CA, EUA) ha firmado un acuerdo de licencia no exclusiva con Mammoth Biosciences (Brisbane, CA, EUA) para el uso de determinadas tecnologías basadas en CRISPR en aplicaciones... Más