(PhysOrg.com) - Los investigadores del MIT han creado un nuevo detector tan sensible que puede captar una sola molécula de un explosivo como el TNT.

Para crear los sensores, ingenieros químicos dirigidos por nanotubos de carbono recubiertos de Michael Strano:huecos, cilindros de un átomo de espesor hechos de carbono puro, con fragmentos de proteínas que normalmente se encuentran en el veneno de abeja. Esta es la primera vez que se ha demostrado que esas proteínas reaccionan a explosivos, específicamente una clase conocida como compuestos nitro-aromáticos que incluye TNT.

Si se desarrolla en dispositivos comerciales, Dichos sensores serían mucho más sensibles que los detectores de explosivos existentes, comúnmente utilizados en los aeropuertos, por ejemplo, que utilizan espectrometría para analizar partículas cargadas a medida que se mueven por el aire.

"Los espectrómetros de movilidad iónica se utilizan ampliamente porque son económicos y muy fiables. Sin embargo, esta próxima generación de nanosensores puede mejorar esto al tener el límite de detección final, [detectar] moléculas individuales de explosivos a temperatura ambiente y presión atmosférica, "dice Strano, Charles (1951) e Hilda Roddey, Profesora Asociada de Desarrollo de Carrera de Ingeniería Química.

Un ex estudiante de posgrado en el laboratorio de Strano, Daniel Heller (ahora becario Damon Runyon en el Instituto David H. Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT), es el autor principal de un artículo que describe la tecnología en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . El periódico aparece en línea esta semana.

Strano ha solicitado una patente sobre la tecnología, que hace uso de fragmentos de proteínas llamados bombolitinas. "Los científicos han estudiado estos péptidos, pero hasta donde sabemos, nunca se ha demostrado que tengan afinidad y reconozcan moléculas explosivas de ninguna manera, " él dice.

En años recientes, El laboratorio de Strano ha desarrollado sensores de nanotubos de carbono para una variedad de moléculas, incluido el óxido nítrico, peróxido de hidrógeno y agentes tóxicos como el gas nervioso sarín. Estos sensores aprovechan la fluorescencia natural de los nanotubos de carbono, acoplándolos a una molécula que se une a un objetivo específico. Cuando el objetivo está atado, la fluorescencia de los tubos se aclara o se atenúa.

El nuevo sensor de explosivos funciona de una forma ligeramente diferente. Cuando el objetivo se une a las proteínas del veneno de abeja que recubren los nanotubos, cambia la longitud de onda de la luz fluorescente, en lugar de cambiar su intensidad. Los investigadores construyeron un nuevo tipo de microscopio para leer la señal, que no se puede ver a simple vista. Este tipo de sensor, el primero de su tipo, Es más fácil trabajar con él porque no está influenciado por la luz ambiental.

"Para un sensor fluorescente, usar la intensidad de la luz fluorescente para leer la señal es más propenso a errores y más ruidoso que medir una longitud de onda, "Dice Strano.

Cada combinación de nanotubos y péptidos reacciona de manera diferente a diferentes compuestos nitro-aromáticos. Mediante el uso de varios nanotubos diferentes recubiertos con diferentes bombolitinas, los investigadores pueden identificar una "huella digital" única para cada explosivo que deseen detectar. Los nanotubos también pueden detectar los productos de degradación de dichos explosivos.

"Los compuestos como el TNT se descomponen en el medio ambiente, creando otros tipos de moléculas, y esas derivadas también podrían identificarse con este tipo de sensor, ", Dice Strano." Debido a que las moléculas en el medio ambiente se están transformando constantemente en otras sustancias químicas, necesitamos plataformas de sensores que puedan detectar toda la red y las clases de productos químicos, en lugar de un solo tipo ".

Los investigadores también demostraron que los nanotubos pueden detectar dos pesticidas que también son compuestos nitro-aromáticos, haciéndolos potencialmente útiles como sensores ambientales. La investigación fue financiada por el Instituto de Nanotecnologías de Soldados del MIT.

Philip Collins, profesor de física en la Universidad de California en Irvine, dice que el nuevo enfoque es una extensión novedosa del trabajo anterior de Strano sobre sensores de nanotubos de carbono. "Es bueno lo que han hecho:combinar un par de cosas diferentes que no son sensibles a los explosivos, y demostrado que la combinación es sensible, "dice Collins, que no participó en esta investigación.

La tecnología ya ha atraído interés comercial y militar, Dice Strano. Para que el sensor sea práctico para un uso generalizado, tendría que estar acoplado con un concentrador disponible comercialmente que pondría cualquier molécula que flote en el aire en contacto con los nanotubos de carbono.

"No significa que estemos listos para ponerlos en el metro y detectar explosivos de inmediato. Pero sí significa que ahora el sensor en sí ya no es el cuello de botella, "Dice Strano." Si hay una molécula en una muestra, y si puedes llevarlo al sensor, ahora puede detectarlo y cuantificarlo ".