Un detector de dopamina supersensible puede ayudar en el diagnóstico temprano de varios trastornos que resultan en demasiada o muy poca dopamina. según un grupo dirigido por Penn State y que incluye al Instituto Politécnico Rensselaer y universidades de China y Japón.

La dopamina es un neurotransmisor importante que se puede utilizar para diagnosticar trastornos como la enfermedad de Parkinson, Enfermedad de Alzheimer y esquizofrenia.

"Si puedes desarrollar un muy sensible, pero fácil de usar y portátil, detector que puede identificar una amplia gama de concentraciones de dopamina, por ejemplo en sudor, que podría ayudar en el control no invasivo de la salud de una persona, "dijo Aida Ebrahimi, profesor asistente de ingeniería eléctrica, Penn State, y autor correspondiente en un artículo publicado el 7 de agosto en Avances de la ciencia .

Su trabajo muestra que al agregar una pequeña cantidad de manganeso a un material en capas bidimensional llamado disulfuro de molibdeno, pueden mejorar la sensibilidad en muchos órdenes de magnitud en comparación con otros resultados informados, al mismo tiempo que logra una alta especificidad. En tono rimbombante, su detector es económico y flexible, y puede detectar dopamina en medios de fondo, incluido el tampón, suero y sudor, y en tiempo real.

"Respecto a nuestro método, La deposición electroquímica es una nueva forma de depositar estos productos químicos que es muy simple y escalable, "dijo Mauricio Terrones, Verne M. Willaman Profesor de Física, Ciencia y Química de Materiales y el segundo autor correspondiente. "La fuerza aérea está interesada en estos neurotransmisores que generan estrés. Visualizo esto como un sensor portátil".

Humberto Terrones y su grupo, en RPI, realizó la investigación computacional que les permitió explicar cómo la adición de manganeso da como resultado una respuesta mejorada a la dopamina. El trabajo experimental se realizó en el Centro de Recubrimientos Multifuncionales Atómicamente Delgados (ATOMIC) en Penn State.

"La combinación de los resultados experimentales con los estudios computacionales resultó ser muy reveladora, y creo que todos aprendimos mucho más a lo largo de este proyecto por eso, "dijo Derrick Butler, coautor principal del artículo y estudiante de doctorado en Penn State. "Desarrollar estos materiales y aplicarlos de una manera que pueda mejorar la salud y el bienestar de los demás hace que el trabajo sea especialmente agradable y gratificante".

Su coautor principal, candidato a doctorado Yu Lei, adicional, "Un desafío es desarrollar un método escalable para unir estudios fundamentales y aplicaciones prácticas. Nuestro método se basa en la electrodeposición, que ha sido ampliamente utilizado en la industria, proporcionando así una ruta escalable para funcionalizar MoS2 de manera escalable. También, Creo que este equipo multidisciplinario es la clave para encontrar la forma correcta de funcionalizar MoS ₂ para la detección de dopamina ultrasensible ".

En el trabajo posterior, el grupo espera encontrar otras combinaciones de materiales para detectar una variedad de otros biomarcadores con la especificidad de su sensor actual. La creación de un "conjunto de herramientas" que combine investigaciones experimentales con métodos computacionales conducirá a nuevos materiales con capacidades multifuncionales. Esto podría ser útil más allá de la salud humana, por ejemplo, para detectar gases nocivos, contaminantes del agua o agentes de biodefensa.

"En el futuro, podemos imaginar un sensor / actuador combinado que pueda detectar la dopamina y proporcionar terapia al mismo tiempo. Los sensores se pueden integrar con chips miniaturizados para la integración de la detección, actuando, control y procesamiento de datos, "Dijo Ebrahimi.