Un dibujo esquemático del biosensor, que consta de nanocables ordenados sobre una membrana de silicio-dióxido de silicio. Imagen:Yuerui Lu
(PhysOrg.com) - Un rápido, Una prueba económica y altamente sensible que identifica marcadores de enfermedades u otras moléculas en soluciones de baja concentración podría ser el resultado de un biosensor nanomecánico desarrollado por Cornell. lo que potencialmente podría ayudar con la detección de enfermedades en etapa temprana.
El biosensor, basado en una matriz de nanocables de cristal fotónico, fue desarrollado por Yuerui Lu, un estudiante de posgrado en el laboratorio de Amit Lal, profesor de ingeniería eléctrica e informática. Su investigación se publicó en línea el 6 de diciembre en la revista Comunicaciones de la naturaleza.
El funcionamiento del sensor se confirmó en colaboración con Dan Luo, profesor de ingeniería biológica y ambiental, y su estudiante de posgrado Songming Peng.
El dispositivo experimental es un resonador mecánico de 50 micrones de diámetro hecho de una delgada membrana de silicio-dióxido de silicio con orden, nanocables verticales apretados en la parte superior. El diseño logra una alta relación superficie-volumen para la detección de biomoléculas, lo que significa que puede detectar moléculas a concentraciones muy bajas, hasta femtomolar. El sensor podría ser útil, por ejemplo, por encontrar unas pocas moléculas en un vaso de agua.
El sensor funciona uniendo moléculas de ADN de sonda monocatenarias a los nanocables. Cuando esas moléculas entran en contacto con un ADN monocatenario objetivo, las moléculas relevantes se unen, cambiando la masa detectada por el dispositivo. El cambio de masa provoca un cambio en la frecuencia de resonancia del dispositivo.
Un dibujo de cómo se inmoviliza e hibrida el ADN monocatenario en el sensor. Imagen:Yuerui Lu
Un rayo láser se ilumina en el dispositivo, y el diseño innovador de los nanocables permite una absorción de luz de más del 90 por ciento, resultando en una excitación opto-termomecánica eficiente del resonador. Una lectura óptica del cambio de frecuencia de resonancia se puede lograr de forma remota, rápidamente y sin cables eléctricos, haciendo que el dispositivo sea conveniente y económico de fabricar, dijeron los investigadores.
Lal dijo que imagina que los médicos podrían usar un dispositivo de este tipo en el análisis clínico, por ejemplo, en las pruebas de ADN. Típicamente hoy, El ADN de la sangre extraída se compara con una secuencia estándar.
En cambio, el nuevo dispositivo podría codificarse con secuencias de ADN particulares de relevancia, y esas moléculas específicas podrían detectarse en etapas tempranas cuando las concentraciones son bajas.
"Podría tener un cartucho con una serie de sensores de membrana, y podría escanear rápidamente para ver qué imperfección de ADN podría tener, ", dijo." Las pruebas de hoy llevan tiempo y son caras ".
Estos sensores también podrían ser útiles para aplicaciones ambientales, como el control de la calidad del agua. Los investigadores esperan mejorar su dispositivo haciéndolo sensible a ciertas moléculas de proteínas, que son más complicados porque no se unen tan específicamente como lo hacen las moléculas de ADN.
