Se ha desarrollado un nuevo material semiconductor orgánico (a base de carbono) que supera las opciones existentes para construir la próxima generación de biosensores. Un equipo de investigación internacional dirigido por KAUST es el primero en superar algunos desafíos críticos en el desarrollo de este polímero.

Actualmente, se invierte mucho esfuerzo de investigación en nuevos tipos de biosensores que interactúan directamente con el cuerpo para detectar bioquímicos clave y sirven como indicadores de salud y enfermedad.

"Para que un sensor sea compatible con el cuerpo, Necesitamos utilizar materiales orgánicos blandos con propiedades mecánicas que coincidan con las de los tejidos biológicos. "dice Rawad Hallani, ex científico investigador del equipo KAUST, quien desarrolló el polímero junto con investigadores de varias universidades en los EE. UU. y el Reino Unido.

Hallani explica que el polímero está diseñado para su uso en dispositivos llamados transistores electroquímicos orgánicos (OECT). Para este tipo de dispositivos, el polímero debe permitir que iones específicos y compuestos bioquímicos penetren en el polímero y lo dopen, que a su vez puede modular sus propiedades electroquímicas semiconductoras. "La fluctuación en las propiedades electroquímicas es lo que realmente estamos midiendo como una señal de salida del OECT, " él dice.

El equipo tuvo que enfrentar varios desafíos químicos porque incluso cambios menores en la estructura del polímero pueden tener un impacto significativo en el rendimiento. Muchos otros grupos de investigación han intentado fabricar este polímero en particular, pero el equipo de KAUST es el primero en lograrlo.

Su innovación se basa en polímeros llamados politiofenos con grupos químicos llamados glicoles unidos en posiciones controladas con precisión. Aprender a controlar las ubicaciones de los grupos de glicol de formas que no se habían logrado anteriormente fue un aspecto clave del avance.

"Identificar el diseño de polímero adecuado que se ajuste a todos los criterios que está buscando es la parte difícil, ", dice Hallani." A veces, lo que puede optimizar el rendimiento del material puede afectar negativamente a su estabilidad, por lo que debemos tener en cuenta las propiedades energéticas y electrónicas del polímero ".

Se utilizó un sofisticado modelado de química computacional para ayudar a lograr el diseño correcto. El equipo también fue ayudado por análisis de dispersión de rayos X especializados y microscopía electrónica de túnel de barrido para monitorear la estructura de sus polímeros. Estas técnicas revelaron cómo la ubicación de los grupos de glicol afectaba la microestructura y las propiedades electrónicas del material.

"Estamos entusiasmados con el progreso de Rawad en la síntesis de polímeros, y ahora estamos ansiosos por probar nuestro nuevo polímero en dispositivos biosensores específicos ", dice Iain McCulloch del equipo de KAUST, quien también está adscrito a la Universidad de Oxford en el Reino Unido.