• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  • Uso de grafeno y gotitas para detectar bacterias que causan cáncer de estómago

    Ilustración esquemática del diseño y los resultados del estudio Reproducido con permiso de T.Ono et al., “Biodetección eléctrica en fuerza iónica fisiológica usando transistor de efecto de campo de grafeno en microgotas de femtolitro” Nano Lett. 19, 4004 (2019). Crédito:Sociedad Química Estadounidense

    Los biosensores se utilizan actualmente en la asistencia sanitaria para controlar la glucosa en sangre; sin embargo, también tienen el potencial de detectar bacterias. Investigadores de la Universidad de Osaka han inventado un nuevo biosensor que utiliza grafeno, un material que consiste en una capa de carbono de un átomo de espesor, para detectar bacterias como las que atacan el revestimiento del estómago y que se han relacionado con el cáncer de estómago. Cuando las bacterias interactúan con el biosensor, Se desencadenan reacciones químicas que son detectadas por el grafeno. Para permitir la detección de los productos de reacción química, los investigadores utilizaron microfluidos para contener las bacterias en gotitas extremadamente pequeñas cerca de la superficie del sensor.

    Para que las bacterias se peguen, los investigadores cubrieron el grafeno con anticuerpos, una forma común de anclar bacterias a las superficies de los biosensores. Sin embargo, aunque los anticuerpos son muy pequeños (~ 10 nm), en la escala atómica y en comparación con la capa fina de grafeno, en realidad son bastante grandes y voluminosos. Mientras las bacterias interactúan con los anticuerpos, el grafeno no puede detectar esas bacterias directamente ya que los anticuerpos en su superficie bloquean la señal; este efecto de bloqueo de la señal se denomina tramado Debye.

    Para superar la limitación de detección de Debye, en cambio, los investigadores decidieron monitorear las reacciones químicas que realizan las bacterias en presencia de ciertos químicos, que agregaron a la pequeña gota de agua. Los productos químicos producidos en las reacciones son mucho más pequeños que los anticuerpos y pueden deslizarse entre ellos fácilmente y alcanzar la superficie del grafeno. Solo analizando las bacterias en pequeñas gotas generadas a través de microfluidos, las bacterias y sus productos de reacción se pueden mantener cerca de la superficie del grafeno e incluso se puede controlar la concentración de los productos de reacción a lo largo del tiempo.

    Una imagen de microscopio del dispositivo lab-on-a-graphene-FET. Crédito:T. Ono et al., “Biodetección eléctrica en fuerza iónica fisiológica usando transistor de efecto de campo de grafeno en microgotas de femtolitro” Nano Lett. 19, 4004 (2019). Copyright 2019 Sociedad Química Estadounidense

    "Nuestro biosensor permite la detección cuantitativa y altamente sensible de bacterias que causan úlceras de estómago y cáncer de estómago al limitar su reacción en un microvolumen bien definido, ", dice el coautor del estudio, Kazuhiko Matsumoto.

    La superficie de detección de grafeno puede retroalimentar señales eléctricas que varían según la cantidad de producto de reacción presente en la microgotita y la rapidez con la que se acumula. Estas señales eléctricas se pueden utilizar para calcular la cantidad de bacterias en la gota. El grafeno está configurado en una estructura de transistor de efecto de campo (FET), cuya función es aumentar drásticamente las señales de detección eléctrica de la superficie de detección de grafeno.

    La respuesta eléctrica repetible del dispositivo a la ureasa capturada en una microgotita Reimpreso con permiso de T. Ono et al., “Biodetección eléctrica en fuerza iónica fisiológica usando transistor de efecto de campo de grafeno en microgotas de femtolitro” Nano Lett. 19, 4004 (2019). Crédito:Sociedad Química Estadounidense

    "Nuestro biosensor es esencialmente un mini laboratorio en un FET de grafeno. Este sensor demuestra cómo los materiales bidimensionales como el grafeno están cada vez más cerca de ser aplicados en aplicaciones médicas y sanitarias prácticas". "dice el primer autor Takao Ono.

    Los resultados del estudio se pueden utilizar para crear una gran cantidad de estos biosensores de laboratorio en grafeno-FET para detectar varias bacterias diferentes. La detección de pequeñas concentraciones de bacterias se podría lograr en menos de 30 minutos; por eso, este trabajo representa la posibilidad de diagnósticos más rápidos de bacterias potencialmente dañinas en el futuro.


    © Ciencia https://es.scienceaq.com