SERS, o espectroscopia Raman mejorada de superficie, es un método para detectar la presencia de una sustancia química indirectamente mediante el uso de luz láser y un sensor especializado. La malla dorada proporciona una superficie ideal para tomar medidas, ya que no interfiere con la sustancia que se mide. Crédito:Goda et al.
Los investigadores crearon un sensor ultrafino especial, hilado de oro, que se puede colocar directamente sobre la piel sin irritación ni molestias. El sensor puede medir diferentes biomarcadores o sustancias para realizar análisis químicos en el cuerpo. Funciona usando una técnica llamada espectroscopia Raman, donde la luz láser dirigida al sensor cambia ligeramente dependiendo de los químicos que estén presentes en la piel en ese punto. El sensor se puede ajustar con precisión para que sea extremadamente sensible y es lo suficientemente robusto para un uso práctico.
La tecnología portátil no es nada nuevo. Tal vez tú o alguien que conoces usa un reloj inteligente. Muchos de estos pueden monitorear ciertos aspectos de la salud, como la frecuencia cardíaca, pero en la actualidad no pueden medir firmas químicas que podrían ser útiles para el diagnóstico médico. Los relojes inteligentes o los monitores médicos más especializados también son relativamente voluminosos y, a menudo, bastante costosos. Impulsado por tales deficiencias, un equipo compuesto por investigadores del Departamento de Química de la Universidad de Tokio buscó una nueva forma de detectar diversas condiciones de salud y asuntos ambientales de una manera no invasiva y rentable.
"Hace algunos años, me encontré con un método fascinante para producir componentes electrónicos robustos y estirables de otro grupo de investigación de la Universidad de Tokio", dijo Limei Liu, académico visitante en el momento del estudio y actualmente profesor en la Universidad de Yangzhou en Porcelana. "Estos dispositivos están hechos de hilos ultrafinos recubiertos con oro, por lo que se pueden unir a la piel sin problemas, ya que el oro no reacciona ni irrita la piel de ninguna manera. Sin embargo, como sensores, estaban limitados a detectar movimiento, y estábamos buscando algo que pudiera detectar firmas químicas, biomarcadores y medicamentos. Así que nos basamos en esta idea y creamos un sensor no invasivo que superó nuestras expectativas y nos inspiró a explorar formas de mejorar aún más su funcionalidad".
La nanomalla de oro a diferentes aumentos. Las fibras individuales tienen alrededor de una quinienta parte del grosor del cabello humano. Crédito:Goda et al.
El componente principal del sensor es la fina malla de oro, ya que el oro no es reactivo, lo que significa que cuando entra en contacto con una sustancia que el equipo desea medir, por ejemplo, un biomarcador de enfermedad potencial presente en el sudor, no altera químicamente esa sustancia. . Pero en cambio, como la malla de oro es tan fina, puede proporcionar una superficie sorprendentemente grande para que se una el biomarcador, y aquí es donde entran los otros componentes del sensor.
Cuando se apunta un láser de baja potencia a la malla de oro, parte de la luz del láser se absorbe y parte se refleja. De la luz reflejada, la mayor parte tiene la misma energía que la luz entrante. Sin embargo, parte de la luz entrante pierde energía hacia el biomarcador u otra sustancia medible, y la discrepancia de energía entre la luz incidente y la reflejada es exclusiva de la sustancia en cuestión. Un sensor llamado espectrómetro puede usar esta huella digital de energía única para identificar la sustancia. Este método de identificación química se conoce como espectroscopia Raman.
"Actualmente, nuestros sensores deben ajustarse con precisión para detectar sustancias específicas, y deseamos impulsar tanto la sensibilidad como la especificidad aún más en el futuro", dijo el profesor asistente Tinghui Xiao. "Con esto, creemos que podrían ser posibles aplicaciones como el control de la glucosa, ideal para quienes padecen diabetes, o incluso la detección de virus".
"También existe la posibilidad de que el sensor funcione con otros métodos de análisis químico además de la espectroscopia Raman, como el análisis electroquímico, pero todas estas ideas requieren mucha más investigación", dijo el profesor Keisuke Goda. "En cualquier caso, espero que esta investigación pueda conducir a una nueva generación de biosensores de bajo costo que puedan revolucionar el control de la salud y reducir la carga financiera de la atención médica".
Aunque es muy delgado, el sensor de nanomalla de oro es muy duradero y se puede estirar y deformar sin romperse. Por lo tanto, se puede adherir a muchos tipos diferentes de superficies, no solo a la piel humana, para diferentes propósitos de detección. Crédito:Goda et al.
