Dispositivo bioelectrónico detecta marcador asociado a enfermedades neurodegenerativas y cáncer

Por el equipo editorial de LabMedica en español
Actualizado el 27 Jun 2016

Los investigadores han desarrollado un sensor, en un transistor de bajo costo, para la detección de biomoléculas y otras sustancias. El primer biosensor detecta, con éxito, la enzima glutatión S-transferasa (GST), vinculada a la enfermedad de Parkinson, de Alzheimer y al cáncer de mama, entre otras enfermedades. El equipo también está desarrollando un sensor electrónico novedoso, basado en papel para reducir el costo aún más.

Imagen: Un nuevo biosensor electrónico detecta, con éxito, la enzima, glutatión S-transferasa (GST), vinculado con la enfermedad de Parkinson, el Alzheimer y el cáncer de mama, entre otras enfermedades (Fotografía cortesía del Laboratorio Nacional de Nanotecnología de Brasil).

El biosensor, desarrollado por investigadores del Laboratorio Nacional de Nanotecnología de Brasil (LNNano; Campinas, Estado de São Paulo, Brasil), es básicamente, un transistor orgánico, a escala nanométrica, de una sola capa, sobre un portaobjetos de vidrio. Contiene la forma reducida del péptido, glutationa (GSH), que reacciona al contacto con el marcador de enfermedad, GST. La reacción GSH-GST es detectada por el transistor, que puede ser utilizado para propósitos de diagnóstico.

El dispositivo fue desarrollado como parte de un proyecto que se centra en el desarrollo de dispositivos para los puntos de atención (POC), por los investigadores, en una variedad de áreas de conocimiento, usando materiales funcionales para producir sensores simples y sistemas de microfluidos que permitan el diagnóstico rápido.

“Las plataformas como ésta se pueden implementar 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, director del laboratorio de dispositivos funcionales y Sistemas (DSF), de LNNano y miembro del proyecto, cuyo investigador principal es Lauro Kubota, profesor del Instituto de Química (IQ-UNICAMP), Universidad de Campinas.

Además de la portabilidad y el bajo costo, las ventajas del biosensor nanométrico incluyen su sensibilidad de detección. “Esta es primera vez que se ha utilizado la tecnología de transistores orgánicos para la detección del par de GSH-GST, que es importante en el diagnóstico de enfermedades degenerativas, por ejemplo”, explicó el Prof. Bufon, “El dispositivo puede detectar dichas moléculas, incluso cuando están presentes en niveles muy bajos en el material examinado, gracias a su sensibilidad nanométrica”.

El sistema puede ser adaptado para detectar otras sustancias, tales como moléculas asociadas a otras enfermedades y los elementos presentes en el material contaminado, entre otras aplicaciones. Esto requiere la sustitución de las moléculas, en el sensor, con otras que reaccionan con los analitos contra los que la prueba está dirigida.

El equipo está trabajando en biosensores de papel para bajar aún más el costo, mejorar la portabilidad, y facilitar la fabricación, así como su eliminación. El reto es que el papel es un aislante en su forma habitual. El Prof. Bufon ha desarrollado una técnica para hacer papel conductor, capaz de transportar datos de sensores mediante la impregnación de 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 dentro de y entre los poros de las fibras de celulosa.

Esto se logra mediante la polimerización química en fase gaseosa: un oxidante líquido se infiltra en el papel, que luego se expone a los monómeros en la fase de gas. Los monómeros se evaporan bajo el papel y penetran en los poros de las fibras en la escala submicrométrica. En el interior de los poros, se mezclan con el oxidante y comienzan el proceso de polimerización allí mismo, impregnando todo el material. El papel polimerizado adquiere las propiedades conductoras de los polímeros. Esta conductividad se puede ajustar manipulando el elemento incrustado en las fibras de celulosa, dependiendo de la aplicación para la que está diseñado el papel.

Así, el dispositivo puede ser conductor de la electricidad, lo que permite que la corriente fluya sin pérdidas significativas, o semiconductor, interactuando con moléculas específicas y funcionando como un sensor físico, químico o electroquímico.

El estudio, realizado por RF de Oliveira, fue publicado en la edición de abril de 2016, de la revista Organic Electronics.

Enlaces relacionados:

Brazilian National Nanotechnology Laboratory (LNNano)

São Paulo Research Foundation (Fundacao de Amparo a Pesquisa Do Estado de Sao Paulo)