Desarrollan sensores para detectar marcadores en la respiración

Por el equipo editorial de LabMedica en español
Actualizado el 07 Jun 2017

Un cuadrado pequeño y delgado de un plástico orgánico, que puede detectar marcadores de enfermedad en la respiración o las toxinas en el aire de un edificio, pronto podría ser la base de sensores portátiles y desechables. Se ha demostrado un dispositivo que detecta el amoníaco en la respiración, un signo de insuficiencia renal.

Imagen: Los sensores hechos de películas finas porosas de plásticos conductores orgánicos, se pueden utilizar en dispositivos portátiles, desechables para la supervisión médica (Fotografía cortesía de L. Brian Stauffer, MA).

Los diferentes grupos de científicos han intentado utilizar semiconductores orgánicos para la detección de gases, pero los materiales no fueron lo suficientemente sensibles para detectar niveles trazas de marcadores de enfermedad en la respiración. Un grupo notó que los sitios reactivos no estaban en la superficie de la película de plástico, sino enterrados dentro de ella.

Unos bioingenieros en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign (Urbana, IL, EUA), se centraron en el amoniaco como marcador de insuficiencia renal. El seguimiento del cambio en la concentración de amoníaco podría darle a un paciente una señal de advertencia temprana para solicitar a su médico una prueba de función renal. El material que eligieron es altamente reactivo al amoníaco, pero no a otros compuestos en la respiración, pero sí se cambia la composición del sensor, podrían crear dispositivos que pueden detectar otros compuestos. Por ejemplo, los científicos han creado un monitor ambiental ultrasensible para el formaldehído, un contaminante común en edificios nuevos o remodelados.

La colocación de nanoporos ajustables (50-700 nm) a las películas delgadas, semiconductoras, orgánicas, mejora su reactividad con compuestos orgánicos volátiles hasta en un orden de magnitud, mientras que la relación superficie-área-volumen permanece casi sin cambios. Las investigaciones mecánicas demuestran que los nanoporos conceden acceso directo a los sitios altamente reactivos enterrados de otra manera en el canal conductor del transistor. La alta reactividad de los transistores de efecto de campo orgánicos, nanoporosos, conduce a una detección ultrasensible, selectiva, química, sin precedentes, por debajo del nivel de 1 ppb en una escala de tiempo de cien milisegundos, permitiendo una amplia gama de aplicaciones para la salud.

Ying Diao, PhD, un profesor asistente e investigador principal dijo: “Nos gustaría ser capaz de detectar múltiples compuestos a la vez, como una huella digital química. Es útil porque en condiciones de enfermedad, muchos marcadores suelen cambiar la concentración a la vez. A través de la determinación de las huellas químicas y de la forma cómo cambian, podemos señalar con mayor exactitud signos de posibles problemas de salud”. El estudio fue publicado el 2 de mayo de 2017 en la revista Advanced Functional Materials.