My Little Sensor Lab de la Universidad de Arizona desarrolla sensores ópticos ultrasensibles para diagnósticos médicos, pronósticos médicos, vigilancia ambiental e investigación científica básica. Nuestra tecnología de sensores identifica sustancias iluminando las muestras con luz y midiendo el índice de refracción, o cuánta luz se ralentiza cuando atraviesa un material, que es diferente de una sustancia a otra, digamos, agua y una molécula de ADN.

Nuestra tecnología nos permite detectar concentraciones extremadamente bajas de moléculas de hasta una en un millón de billones de moléculas, y puede dar resultados en menos de 30 segundos.

Ordinariamente, El índice de refracción es demasiado sutil para detectarlo en una sola molécula, pero usando una tecnología que desarrollamos, podemos pasar luz a través de una muestra miles de veces, que amplifica el cambio. Esto hace que nuestro sensor sea uno de los más sensibles que existen.

El dispositivo incluye un anillo diminuto por el que la luz corre:240, 000 veces en 40 nanosegundos, o mil millonésimas de segundo. Una muestra líquida rodea el sensor. Parte de la luz se extiende fuera del anillo, donde interactúa con la muestra miles de veces.

A diferencia de otros métodos de detección muy sensibles, el nuestro no tiene etiquetas, lo que significa que no tenemos que agregar etiquetas radiactivas o etiquetas fluorescentes para identificar lo que estamos tratando de detectar. Esto significa que no tenemos que procesar tanto nuestras muestras.

Porque nuestro sensor es tan sensible, solo necesitamos pequeñas cantidades de una sustancia, lo cual es útil tanto para reducir costos como en casos en los que los reactivos son difíciles de obtener.

Algunas enfermedades como el cancer, puede progresar silenciosamente, evitando la detección hasta que sea demasiado tarde. Un sensor ultrasensible podría detectar una enfermedad antes de que aparezcan los síntomas. permitir que los proveedores de atención médica traten la enfermedad temprano, cuando todavía es curable. El sensor también podría usarse en una prueba de aliento COVID-19.

Tener un sensor rápido y sensible también puede permitir el seguimiento de la progresión de la enfermedad y puede cuantificar el efecto de diferentes tratamientos. Nuestro laboratorio, por ejemplo, Actualmente trabaja en la detección de concentraciones bajas de biomoléculas que indican enfermedad de Alzheimer o cáncer en sangre, muestras de orina y saliva.

Muchos otros enfoques requieren que usted "etiquete" con fluorescencia lo que está tratando de detectar o amplifique el ADN mediante una reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Por ejemplo, La prueba actual de COVID-19 requiere que elija entre una prueba rápida de antígeno, que no es tan preciso, o una prueba de PCR, que es precisa pero costosa y requiere mucho tiempo.

Las áreas activas de investigación en este campo también incluyen formas de mejorar la entrega de muestras al sensor, lo que puede mejorar el tiempo de respuesta y reducir la cantidad de sustancia objetivo necesaria para la detección. Los investigadores también están trabajando en métodos para mejorar la selectividad del sensor, lo que significa que el sensor puede distinguir mejor la sustancia objetivo de otras sustancias. Esto reduce los falsos positivos.

Este mes, nuestro laboratorio recibió una subvención de $ 1.8 millones de los Institutos Nacionales de Salud para mejorar el sensor. El siguiente paso después de demostrar que nuestros dispositivos funcionan en un entorno de investigación sería pasar a los ensayos clínicos.

Además, estamos mejorando continuamente nuestro sensor para hacerlo más sensible y más selectivo. También estamos trabajando en el uso del sensor para hacer un portátil, Dispositivo de diagnóstico médico en el punto de atención que podría usarse para atención en el hogar o entregarse a un técnico de emergencias médicas en una ambulancia o un soldado en un campo de batalla.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.