Los investigadores de KAUST han desarrollado un biosensor electrónico que utiliza glucosa en los fluidos corporales. El dispositivo empareja un polímero transportador de electrones con una enzima que extrae electrones de su reacción con la glucosa para impulsar sus circuitos. El biosensor de plástico podría actuar como un monitor continuo de indicadores clave de salud, como los niveles de azúcar en sangre en pacientes con diabetes.

"Rápido, La detección precisa y temprana de anomalías en el metabolismo es de suma importancia para monitorear, controlar y prevenir muchas enfermedades, incluida la diabetes, "dice David Ohayon, un doctorado estudiante en el laboratorio de Sahika Inal que dirigió la investigación con su colega postdoctoral Georgios Nikiforidis. "Los monitores de glucosa de hoy en día se limitan principalmente a dispositivos de punción en los dedos, que a menudo son dolorosos, ", dice. Se están desarrollando dispositivos implantables de detección de glucosa, pero sus baterías complican la implantación y eventualmente deben ser recargadas o reemplazadas.

Una tecnología alternativa ideal serían los biosensores de polímeros implantables que sean capaces de alimentarse a sí mismos utilizando moléculas a su alrededor.

Inal y su equipo han encontrado un polímero, sintetizado por el equipo de Iain McCulloch en KAUST, que parece perfectamente adecuado para la tarea. "El polímero es un semiconductor de tipo n, lo que significa que puede aceptar y transportar electrones a lo largo de su columna vertebral, ", Dice Ohayon. El polímero se combina con la enzima glucosa oxidasa, que extrae electrones oxidativamente de su reacción con la glucosa.

Generalmente, se requiere un tercer componente para transportar los electrones de la enzima al polímero. "Estos mediadores a menudo son tóxicos y deben inmovilizarse en la superficie del electrodo, lo que complica la miniaturización del dispositivo y acorta la vida útil, "Dice Ohayon.

El nuevo polímero no necesita tal mediador. "Nuestro polímero parece ser capaz de albergar la enzima tan cerca que permite una comunicación eléctrica eficiente entre el centro activo y la estructura del polímero". Las cadenas laterales de etilenglicol del polímero son probablemente la clave de la interacción, una hipótesis actualmente en investigación en colaboración con el grupo de Enzo di Fabrizo en KAUST.

El equipo usó este material polimérico de tipo n en un transistor para detectar los niveles de glucosa en la saliva y también como la mitad de una celda de combustible totalmente polimérica que usa glucosa como fuente de energía para impulsar el dispositivo. "Esta pila de combustible es la primera demostración de un material completamente plástico, Dispositivo de generación de energía electrocatalítica a base de enzimas que funciona en medios fisiológicamente relevantes, "Dice Inal.

"La detección de glucosa y la generación de energía son solo dos ejemplos de las aplicaciones posibles cuando un polímero sintético se comunica de manera efectiva con una glucosa oxidasa similar a una enzima catalítica, "Agrega Inal." Nuestro principal objetivo era mostrar la química versátil y las aplicaciones novedosas de este especial estable al agua, clase de polímero, que exhibe conducción mixta (iónica y electrónica) ".

El estudio se publica en Materiales de la naturaleza .