Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un sensor de bajo costo hecho de plástico semiconductor que puede usarse para diagnosticar o monitorear una amplia gama de condiciones de salud. como complicaciones quirúrgicas o enfermedades neurodegenerativas.

El sensor puede medir la cantidad de metabolitos críticos, como lactato o glucosa, que están presentes en el sudor, lágrimas, saliva o sangre, y, cuando se incorpora a un dispositivo de diagnóstico, podría permitir un seguimiento rápido de las condiciones de salud, de forma económica y precisa. El nuevo dispositivo tiene un diseño mucho más simple que los sensores existentes, y abre una amplia gama de nuevas posibilidades para el control de la salud hasta el nivel celular. Los resultados se informan en la revista. Avances de la ciencia .

El dispositivo fue desarrollado por un equipo dirigido por la Universidad de Cambridge y la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah (KAUST) en Arabia Saudita. Los plásticos semiconductores como los que se utilizan en el trabajo actual se están desarrollando para su uso en células solares y electrónica flexible. pero aún no se ha visto un uso generalizado en aplicaciones biológicas.

"En nuestro trabajo, hemos superado muchas de las limitaciones de los biosensores electroquímicos convencionales que incorporan enzimas como material de detección, "dijo la autora principal, la Dra. Anna-Maria Pappa, investigador postdoctoral en el Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología de Cambridge. "En biosensores convencionales, la comunicación entre el electrodo del sensor y el material sensor no es muy eficiente, por lo que ha sido necesario agregar cables moleculares para facilitar y 'potenciar' la señal ".

Para construir su sensor, Pappa y sus colegas utilizaron un polímero recién sintetizado desarrollado en el Imperial College que actúa como un cable molecular, aceptando directamente los electrones producidos durante las reacciones electroquímicas. Cuando el material entra en contacto con un líquido como el sudor, lágrimas o sangre, absorbe iones y se hincha, fusionándose con el líquido. Esto conduce a una sensibilidad significativamente mayor en comparación con los sensores tradicionales hechos de electrodos metálicos.

Adicionalmente, cuando los sensores se incorporan a circuitos más complejos, como transistores, la señal se puede amplificar y responder a pequeñas fluctuaciones en la concentración de metabolitos, a pesar del pequeño tamaño de los dispositivos.

Las pruebas iniciales de los sensores se utilizaron para medir los niveles de lactato, que es útil en aplicaciones de acondicionamiento físico o para monitorear pacientes después de una cirugía. Sin embargo, según los investigadores, el sensor se puede modificar fácilmente para detectar otros metabolitos, como glucosa o colesterol mediante la incorporación de la enzima adecuada, y el rango de concentración que puede detectar el sensor se puede ajustar cambiando la geometría del dispositivo.

"Esta es la primera vez que ha sido posible utilizar un polímero aceptor de electrones que se puede adaptar para mejorar la comunicación con las enzimas, que permite la detección directa de un metabolito:esto no ha sido sencillo hasta ahora, ", dijo Pappa." Abre nuevas direcciones en la biodetección, donde los materiales pueden diseñarse para interactuar con un metabolito específico, resultando en sensores mucho más sensibles y selectivos ".

Dado que el sensor no consta de metales como oro o platino, se puede fabricar a un costo menor y se puede incorporar fácilmente en sustratos flexibles y estirables, permitiendo su implementación en aplicaciones de detección implantables o portátiles.

"Un dispositivo implantable podría permitirnos monitorear la actividad metabólica del cerebro en tiempo real en condiciones de estrés, como durante o inmediatamente antes de una convulsión y podría usarse para predecir convulsiones o para evaluar el tratamiento, "dijo Pappa.

Los investigadores ahora planean desarrollar el sensor para monitorear la actividad metabólica de las células humanas en tiempo real fuera del cuerpo. El grupo de Tecnologías y Sistemas Bioelectrónicos donde tiene su sede Pappa se centra en el desarrollo de modelos que pueden imitar de cerca nuestros órganos, junto con tecnologías que pueden evaluarlos con precisión en tiempo real. La tecnología de sensores desarrollada se puede utilizar con estos modelos para probar la potencia o toxicidad de los medicamentos.