Gracias a un nuevo dispositivo del tamaño de un cabello humano, ahora es posible detectar moléculas en una solución líquida y observar sus interacciones. Esto es de gran interés para la comunidad científica, ya que actualmente no existe una forma confiable de examinar tanto el comportamiento como la estructura química de las moléculas en un líquido en tiempo real.

Desarrollado en la Universidad de Boston por Hatice Altug y su alumno Ronen Adato, el proceso reúne técnicas de detección infrarroja y nanopartículas de oro. Potencialmente, podría hacer posible una clase completamente nueva de mediciones, lo que sería un paso fundamental para comprender las funciones biológicas básicas, así como los aspectos clave de la progresión y el tratamiento de la enfermedad. "Nuestra tecnología podría resultar útil para estudiar el comportamiento de las proteínas, medicamentos y células en la sangre o contaminantes en el agua ", dice Hatice Altug.

Ahora, una investigadora de la EPFL, la Dra. Altug, ha publicado sus resultados en Comunicaciones de la naturaleza .

Como una cuerda de guitarra

El dispositivo se basa en una técnica de detección conocida llamada espectroscopia de absorción infrarroja. La luz infrarroja ya se puede utilizar para detectar elementos:el rayo excita las moléculas, que empiezan a vibrar de diferentes formas según su tamaño, composición y otras propiedades. "Es como una cuerda de guitarra que vibra de manera diferente según su longitud, "explica Hatice Altug. La vibración única de cada tipo de molécula actúa como una firma para esa molécula.

Esta técnica funciona muy bien en ambientes secos pero no del todo bien en ambientes acuosos. "Es necesario que haya una gran cantidad de moléculas para que se detecten. También es más difícil detectar moléculas en el agua". como cuando el rayo atraviesa la solución, las moléculas de agua también vibran e interfieren con la firma de la molécula objetivo, "explica el Dr. Altug.

Usando nanopartículas para capturar e iluminar moléculas

Para sortear estos obstáculos, los investigadores han desarrollado un sistema capaz de aislar las moléculas diana y eliminar las interferencias.

Del tamaño de un centavo, el dispositivo está formado por cámaras fluídicas en miniatura, que están cubiertos por un lado con partículas de oro a nanoescala con propiedades sorprendentes. "Cubrimos la superficie de las nanopartículas con, por ejemplo, anticuerpos, para hacer que una proteína o un químico específico se adhiera a ellos, "explica el investigador." Una vez que la solución que contiene los elementos seleccionados se introduce en la cámara, las nanopartículas actúan como captadores de moléculas ”. Esta técnica permite aislar las moléculas diana del resto del líquido.

Pero este no es el único papel que juegan las nanopartículas. También son capaces de concentrar luz en volúmenes de tamaño nanométrico alrededor de su superficie como resultado de la resonancia plasmónica.

En la cámara el rayo no necesita atravesar toda la solución. En lugar de, se envía directamente a la nanopartícula, que concentra la luz. Atrapado en la trampa las moléculas objetivo son las únicas que están tan intensamente expuestas a los fotones.

La reacción entre las moléculas y los fotones infrarrojos es extremadamente fuerte, lo que significa que pueden detectarse y observarse con mucha precisión. "Esta técnica nos permite observar moléculas in situ mientras reaccionan con elementos en su entorno natural. Esto podría resultar de gran utilidad tanto para la medicina como para la biología". "afirma el Dr. Altug.

Uso en investigación médica

Otra ventaja es que el chip es extremadamente compacto y se puede conectar a microscopios ya en uso. "No necesitamos muestras de gran tamaño para realizar nuestros análisis, "dice Ronen Adato.

Avanzando, Hatice Altug tiene la intención de continuar su investigación con un enfoque en aplicaciones médicas. Las primeras pruebas se han realizado con moléculas de anticuerpos ordinarias, y ahora es necesario ajustar los análisis. "Realmente me gustaría trabajar con otros investigadores de ciencias biológicas, hospitales y biólogos. Estoy especialmente interesado en utilizar mi método en el estudio de enfermedades, incluidos el cáncer y los trastornos neurológicos, para observar el efecto de ciertos medicamentos en las células enfermas o para detectar biomarcadores de enfermedades, por ejemplo."