La cadena de enzimas de electrospinning se hizo con enzima y coenzima que contenía una solución de polímero soluble en agua (arriba). La malla fabricada de cadena de enzimas fluorométricas de electrohilado (eFES) se colocó en un sistema de imágenes de fluorescencia sin pretratamiento (abajo a la izquierda). Las imágenes y los valores numéricos de la velocidad de reacción de la enzima al aplicar vapor de etanol a la malla eFES (abajo a la derecha). La imagen se reutiliza con permiso de Elsevier. Crédito:Departamento de Instrumentación y Dispositivos Biomédicos, TMDU
Científicos de la Universidad Médica y Dental de Tokio (TMDU) presentan un método sencillo para fabricar biosensores hechos de polímeros electrohilados. Al incorporar enzimas dentro de la cadena de polímero, las enzimas estaban operativas incluso en estado seco. Estos biosensores se pueden usar para detectar ciertas enfermedades, así como para monitorear ambientes en busca de compuestos químicos específicos en el aire.
Las enzimas son catalizadores biológicos que permiten que muchas reacciones químicas vitales para la vida progresen mucho más rápido de lo normal. Una de las características notables de algunas enzimas es su fuerte especificidad, en la que la reacción funcionará con ciertas moléculas objetivo, pero ni siquiera con otras muy similares. Los científicos saben desde hace mucho tiempo que estas propiedades se pueden utilizar para crear biosensores altamente sensibles y precisos para sustancias específicas, incluidas las asociadas con la enfermedad. Sin embargo, la mayoría de los biosensores convencionales requieren que la enzima se mantenga húmeda para que no se desnaturalice y pierda su capacidad de catalizar reacciones.
Ahora, un equipo colaborativo de investigadores de TMDU y la Universidad de Waseda dirigido por los profesores Kohji Mitsubayashi y Naoya Takeda creó un biosensor no invasivo para compuestos orgánicos volátiles en forma de malla sólida. Primero se combinó una solución de alcohol polivinílico con la enzima alcohol deshidrogenasa y la coenzima nicotinamida adenina. La mezcla se hizo pasar a través de una boquilla a alto voltaje. Finas fibras de polímero se acumularon en la placa colectora, con la enzima incrustada en su interior, hasta obtener una malla sólida. La presencia de vapor de etanol podría detectarse en base a un aumento significativo en la actividad fluorescente.
"Descubrimos que la inmovilización de las enzimas dentro de la malla conservaba su actividad, incluso en condiciones ambientales", dice la autora Misa Nakaya. Los investigadores realizaron pruebas para determinar las condiciones óptimas de pH y evaluaron la relación entre la intensidad de la fluorescencia y la cantidad de etanol aplicada. También descubrieron que la fluorescencia del biosensor no se activaba cuando se exponía a otros compuestos volátiles, como acetona o metanol, por lo que se mantenía la especificidad.
"Nuestro biosensor de forma seca para detectar sustancias químicas en el aire tendrá muchas más posibilidades de obtener una adopción comercial generalizada debido a su facilidad de fabricación", dice el autor Kohji Mitsubayashi. Tener la capacidad de producir biosensores sólidos de forma rápida y económica puede permitir nuevos diagnósticos en el punto de atención y sistemas de monitoreo ambiental para usar en el campo.
La investigación se publica en Biosensors and Bioelectronics . Detección de metabolitos a corta distancia
