Una técnica que permite que las enzimas biológicamente activas sobrevivan a los rigores de la impresión por inyección de tinta presenta una alternativa prometedora a los pinchazos rutinarios de detección de sangre en los dedos para detectar los niveles de azúcar en sangre de los diabéticos. El equipo dirigido por KAUST utilizó este enfoque para fabricar dispositivos desechables que pueden medir las concentraciones de glucosa en la saliva humana.

Las tiras de papel sensible al pH se usan comúnmente para probar si un líquido es ácido o alcalino. Los investigadores ahora están trabajando para aplicar principios similares para crear sensores de papel que indiquen rápidamente los biomarcadores de enfermedades. La clave de este enfoque es reemplazar los circuitos electrónicos tradicionales en los sensores con plásticos de bajo costo que se pueden fabricar rápidamente y en grandes cantidades.

El biocientífico Sahika Inal colaboró ​​con el ingeniero eléctrico Khaled Salama y el científico de materiales Derya Baran para utilizar la tecnología de inyección de tinta para producir sensores sensibles a pequeñas concentraciones de azúcar en biofluidos.

Utilizando una tinta comercial hecha de polímeros conductores, el equipo imprimió patrones de electrodos a microescala en hojas de papel brillante. Próximo, imprimieron una capa de detección que contiene una enzima, glucosa oxidasa, encima de los diminutos electrodos. La reacción bioquímica entre la glucosa disponible y la enzima crea señales eléctricas que se correlacionan fácilmente con los niveles de azúcar en sangre.

"El papel es poroso, lo que dificulta la impresión de tintas conductoras y biológicas que se disuelven en agua, "dice Eloise Bihar, investigador postdoctoral en KAUST y primer autor del estudio. "Imprimir la enzima es complicado, también, es sensible a las variaciones de temperatura, el voltaje aplicado en el cartucho, y el pH de la tinta ".

Después de optimizar las condiciones de impresión enzimática, los investigadores tenían otro obstáculo que abordar. Mientras fluidos, como el sudor o la saliva, contienen suficiente azúcar para fines de seguimiento, también contienen moléculas, como el ácido ascórbico, que interfieren eléctricamente con polímeros conductores. Recubrir el sensor con una membrana de polímero de nafión que repele las cargas negativas presentes en la mayoría de las especies que interfieren permitió medir solo los niveles de glucosa relevantes en las muestras de saliva de los voluntarios.

Los experimentos mostraron que el recubrimiento superior le dio al sensor una vida útil sin precedentes:la enzima podría mantenerse viva y activa durante un mes si se almacena en una bolsa sellada. Estos resultados están alentando al equipo a expandir las capacidades de este enfoque incorporando diferentes enzimas en la capa de detección.

"La optimización nunca termina en ingeniería, por lo que estamos tratando de hacer que este sistema sea más robusto para detectar otros metabolitos en biofluidos, ", dice Inal." También estamos buscando integrar dispositivos de energía impresos y autoalimentados en los sensores, brindándonos una plataforma más fácil de usar que elimina las baterías o los cables externos ".