Un equipo dirigido por investigadores de la Escuela de Ingeniería Tandon de la Universidad de Nueva York ha encontrado una nueva forma de mejorar el rendimiento de los microsensores electroquímicos. Este descubrimiento podría conducir a la detección de biomoléculas, como la dopamina, a concentraciones más bajas de lo que es posible hoy. Sus hallazgos se describen en un artículo publicado en la revista. Biosensores y bioelectrónica .

La actividad de la molécula de dopamina en el cerebro está asociada con funciones importantes como la motivación, control del motor, reforzamiento, y recompensa. Los investigadores y los médicos comúnmente monitorean la actividad de los neurotransmisores en el cerebro a través de microsensores electroquímicos hechos de carbono. Sin embargo, debido a su sensibilidad limitada, los microsensores existentes pueden detectar solo grandes cambios en los niveles de dopamina. También pueden grabar desde un solo sitio en el cerebro a la vez.

Para respaldar el mapeo de múltiples sitios de las actividades de la dopamina en el cerebro, El equipo de investigación de NYU Tandon desarrolló recientemente microsensores planos utilizando un nanomaterial de carbono, llamado carbono nanografítico.

"Utilizamos técnicas de nanofabricación, similares a los que se utilizan para fabricar chips en la electrónica de consumo, para crear una serie de muchos microsensores electroquímicos planos, "dijo Davood Shahrjerdi, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática e investigador principal del estudio. "Nuestros sensores son pequeños, comparables al cuerpo de una neurona, y pueden empaquetarse uno cerca del otro para grabaciones con mayor resolución espacial, "añadió.

Un hallazgo importante del equipo es que el rendimiento del sensor se puede ajustar mediante la ingeniería de la estructura del material del carbono nanografítico. Los detalles del desarrollo del sensor se describen en un artículo publicado anteriormente que apareció en Informes científicos .

"Nuestro estudio en Informes científicos sugiere que el rendimiento del sensor debe permanecer sin cambios si reducimos la tensión de funcionamiento, Dado que el rendimiento del sensor está controlado por la estructura del material, "añadió Shahrjerdi.

Sin embargo, el equipo hizo una observación sorprendente de que la amplitud de la salida del sensor en respuesta a las moléculas de dopamina se incrementó al reducir el voltaje de operación.

"Inicialmente pensamos que tal vez había algo mal con las mediciones, "dijo Edoardo Cuniberto, un doctorado estudiante en NYU Nanolab en NYU Tandon, quien es el autor principal del estudio. "Con más de un año de importantes experimentos adicionales y simulaciones teóricas, no solo confirmamos nuestra observación inicial, pero también pudimos explicar la física detrás de nuestra sorprendente observación, "Explicó Cuniberto.

Los investigadores demostraron sensores con un rendimiento récord al combinar el nuevo fenómeno dependiente del voltaje con su enfoque de ingeniería de la estructura del material. "Estamos entusiasmados de explorar las perspectivas de nuestra nueva tecnología de sensores para futuros estudios cerebrales, "dijo Shahrjerdi.

Además de Cuniberto, el equipo incluía a Zhujun Huang, un doctorado estudiante de NYU Tandon; Abdullah Alharbi de NYU Tandon y la Ciudad Rey Abdulaziz para la Ciencia y la Tecnología, Riad, Arabia Saudita; y Ting Wu y Roozbeh Kiani del Centro de Ciencias Neuronales de la Universidad de Nueva York.