Algunos biosensores y dispositivos médicos prometedores funcionan bien en entornos de laboratorio prístinos. Sin embargo, tienden a dejar de trabajar para administrar terapias médicas o monitorear problemas de salud crónicos una vez expuestos a las condiciones del mundo real de fluidos biológicos complejos.

Una capa gruesa de incrustaciones cubrirá rápidamente los biosensores, y no hay una buena manera de revivirlos una vez que dejen de funcionar. Esencialmente, un biosensor es tan bueno como sus propiedades antiincrustantes.

En Materiales APL , Aleksandr Noy y Xi Chen, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, revisar una variedad de enfoques desarrollados para combatir las incrustaciones. Estos enfoques abarcan barreras físicas, tratamientos químicos, superficies antiadherentes, y recubrimientos selectivos similares a membranas que forman "puertas" para permitir que solo ciertas especies alcancen la superficie de trabajo de un sensor.

"Existe todo un universo de enfoques muy inteligentes y bastante efectivos para proteger los biosensores de las incrustaciones, ", dijo Noy." Los investigadores pueden elegir la tecnología que pueden adaptar al tipo particular de sensor que desean diseñar ".

Pero a pesar de todo este progreso, Noy y Chen señalan que las incrustaciones siguen siendo un problema obstinado que aún puede arruinar un buen biosensor.

"Es necesario un mayor desarrollo para aumentar nuestro arsenal de métodos robustos de protección antiincrustante, "Dijo Noy.

El ensuciamiento ocurre en un proceso de cuatro etapas. Primero, las superficies se recubren inmediatamente con una pequeña capa de moléculas. Segundo, esta capa se cubre con la capa principal de incrustaciones. Tercera, la superficie sucia comienza a desarrollar biopelículas. Cuatro, la biopelícula progresa a macrofouling, que suele ocurrir en días o semanas.

El objetivo es suprimir la unión inicial de moléculas, porque es increíblemente difícil eliminar las biopelículas una vez que se forman.

Un ejemplo de protección antiincrustante, basado en el propio trabajo de Noy, es un sensor de pH con transistores de nanocables de silicio que están protegidos por una membrana de fosfolípidos con poros de nanotubos de carbono incrustados dentro de la membrana.

"Los nanocables de silicio son elegantes, pequeña, y sensores de pH eficientes que proporcionan una señal eléctrica directa modulada por el pH de la solución, ", dijo." Desafortunadamente, cada vez que entran en contacto con un medio biológico real, se estropean y dejan de funcionar ".

Para evitar esto Este enfoque cubre los sensores con una membrana lipídica para proporcionar una barrera protectora muy robusta contra las incrustaciones de proteínas.

"Para permitir que los protones atraviesen esta barrera, incrustamos diminutos poros de nanotubos de carbono dentro de la membrana, "Noy dijo." Estos poros resultan ser el canal conductor de protones más eficaz conocido, por lo que proporcionan un conducto ideal para transportar protones a través de la barrera protectora ".

Los sensores protegidos de esta manera "pueden soportar una exposición de tres días a soluciones de proteínas, Leche, e incluso plasma sanguíneo y todavía miden bastante bien el pH, " él dijo.