Detectando biomoléculas, como los lípidos, proteínas, y los ácidos nucleicos y sus interacciones en muestras biológicas heterogéneas es crucial para comprender una multitud de mecanismos biológicos en la salud y la enfermedad. Por ejemplo, La señalización molecular y el transporte en las células se rigen por la asociación e inserción de proteínas con la membrana lipídica celular. Sin embargo, Las técnicas actuales sin etiquetas luchan por diferenciar la inserción de proteínas, procesos de liberación química y ruptura de membranas, obligando así a los experimentadores a confiar en múltiples técnicas que normalmente requieren diferentes escenarios experimentales. Por lo tanto, es esencial desarrollar nuevos biosensores con alta sensibilidad y selectividad que sean capaces de aprovechar la firma química de diferentes especies biomoleculares para permitir la investigación de interacciones complejas de múltiples analitos.

En un estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza , investigadores de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (Suiza) y sus colegas de EE. UU. presentan un biosensor de infrarrojo medio basado en una nueva metasuperficie multirresonante, cuales, por primera vez, es capaz de distinguir múltiples analitos en muestras biológicas heterogéneas de forma no destructiva, en tiempo real y con alta sensibilidad. El nuevo sensor logra esto accediendo a la distinta información de huellas dactilares químicas de las proteínas, lípidos péptidos u otro bioquímico y permite el seguimiento simultáneo e independiente de su dinámica de interacción. En particular, El estudio muestra que el sensor puede resolver espectroscópicamente la interacción de las membranas lipídicas biomiméticas con diferentes péptidos, así como la dinámica de liberación de cargas vesiculares. Estos son procesos biológicamente importantes de conservación en masa que son inaccesibles a las técnicas estándar sin etiquetas. independientemente de su sensibilidad.

Sorprendentemente, el sensor puede resolver la interacción de las membranas lipídicas con un péptido tóxico formador de poros como la melitina, tanto en membranas soportadas como en vesículas unidas a la superficie cargadas con moléculas de neurotransmisores. El estudio muestra el monitoreo de la ruptura de la membrana inducida por melitina y la liberación de carga de neurotransmisores de tales imitaciones de vesículas sinápticas en tiempo real. con sensibilidad monocapa, y sin etiquetar. Estos importantes experimentos de prueba de concepto allanan el camino para la aplicación de estos biosensores para investigar los mecanismos moleculares que sustentan procesos importantes que se han relacionado con enfermedades humanas. tal formación de poros y alteración de la membrana inducida por la agregación de proteínas en enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer y Parkinson.

El nuevo biosensor representa una poderosa herramienta para la diferenciación, identificación e investigación simultánea de las interacciones entre diferentes especies biológicas en muestras complejas, que aborda las claras deficiencias de las técnicas actuales sin etiquetas. Es más, se puede implementar para analizar una multitud de sistemas biológicos de analitos múltiples, abriendo emocionantes avenidas de aplicaciones en diversos campos que van desde la biología fundamental hasta el desarrollo de fármacos farmacéuticos.