(Phys.org) - Un profesor de investigación del NJIT conocido por su trabajo de vanguardia con nanotubos de carbono está supervisando la fabricación de un prototipo de laboratorio en un chip que algún día permitiría a un médico detectar enfermedades o virus con solo una gota de líquido, incluida la sangre. "Nanobiosondas escalables con resolución subcelular para la detección de células, " Biosensores y bioelectrónica , que se publicará el 15 de julio, 2013 pero ya está disponible en línea, describe cómo los profesores de investigación del NJIT Reginald Farrow y Alokik Kanwal, su ex becario postdoctoral, y su equipo han creado un dispositivo basado en nanotubos de carbono para detectar de forma rápida y no invasiva células individuales móviles con el potencial de mantener un alto grado de resolución espacial.

"Usando sensores, Creamos un dispositivo que permitirá al personal médico poner una pequeña gota de líquido en el área activa del dispositivo y medir las propiedades eléctricas de las células. "dijo Farrow, el destinatario del más alto honor de investigación de NJIT, Premio y Medalla a la Excelencia en Investigación de la Junta de Supervisores de NJIT. "Aunque no somos las únicas personas que realizan este tipo de trabajo, lo que creemos que es único es cómo medimos las propiedades eléctricas o los patrones de las células y cómo esas propiedades difieren entre los tipos de células ".
En el artículo, Los investigadores del NJIT evaluaron tres tipos diferentes de células utilizando tres sondas eléctricas diferentes. "Fue un estudio exploratorio y no queremos decir que tengamos una firma, "Añadió Farrow." Lo que sí decimos aquí es que estas células difieren en función de las propiedades eléctricas. Establecer una firma, sin embargo, tomará tiempo, aunque sabemos que la distribución de cargas eléctricas en una célula sana cambia notablemente cuando se enferma ".

Esta investigación fue financiada originalmente por el ejército como un medio para identificar agentes de guerra biológica. Sin embargo, Farrow cree que el uso puede llegar mucho más lejos y potencialmente detectar virus, bacterias incluso cáncer. La investigación también puede algún día incluso evaluar la salud de las células buenas, como las neuronas cerebrales. Desde 2010, tres patentes estadounidenses, "Método de formación del transistor de efecto de campo vertical de nanotubos, "# 7, 736, 979 (2010); "Dispositivo de nanotubos y método de fabricación" # 7, 964, 143 (2011); "Dispositivo de nanotubos y método de fabricación" # 8, 257, 566 (2012) fueron premiados por este dispositivo. Además, se han registrado más patentes.

El dispositivo (que se muestra en la foto) utiliza tecnologías estándar de semiconductores de óxido metálico complementario (CMOS) para la fabricación, lo que le permite ser fácilmente escalable (hasta unos pocos nanómetros). Los nanotubos se depositan mediante electroforesis después de la fabricación para mantener la compatibilidad con CMOS.

Los dispositivos están separados por seis micrones, que es del mismo tamaño o más pequeño que una sola celda. Para demostrar su capacidad para detectar células, los investigadores realizaron espectroscopía de impedancia en células móviles de riñón embrionario humano (HEK), neuronas de ratones, y células de levadura. Las mediciones se realizaron con y sin células y con y sin nanotubos. Se descubrió que los nanotubos son cruciales para detectar con éxito la presencia de células.

Los nanotubos de carbono son muy fuertes, estructuras eléctricamente conductoras de un solo nanómetro de diámetro. Eso es una mil millonésima parte de un metro, o aproximadamente diez átomos de hidrógeno seguidos. El avance de Farrow es un método controlado para unir firmemente uno de estos submicroscópicos, cables eléctricos cristalinos a una ubicación específica en un sustrato. Su método también introduce la opción de unir simultáneamente una matriz de millones de nanotubos y fabricar de manera eficiente muchos dispositivos al mismo tiempo.

Ser capaz de colocar nanotubos de carbono individuales que tienen propiedades específicas abre la puerta a más avances significativos. Otras posibilidades incluyen un páncreas artificial, Circuitos electrónicos tridimensionales y pilas de combustible a nanoescala con una densidad de energía inigualable.