(Phys.org) - Cuando se trata de nanomedicina, lo más pequeño es, sorprendentemente, no siempre mejor.

Los investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Henry Samueli de UCLA han determinado que el tamaño diminuto de los biosensores basados ​​en nanocables, que los trabajadores de la salud utilizan para detectar proteínas que marcan el inicio de la insuficiencia cardíaca, el cáncer y otros riesgos para la salud, no es lo que los hace más sensibles que otros dispositivos de diagnóstico. Bastante, lo que más importa es la interacción entre los iones cargados en la muestra biológica que se está probando y las proteínas cargadas capturadas en la superficie de los sensores.

El hallazgo contrarresta años de sabiduría convencional de que un biosensor puede hacerse más sensible simplemente reduciendo el diámetro de los nanocables que componen el dispositivo. Esta suposición ha impulsado cientos de costosos esfuerzos de investigación y desarrollo en el campo de la nanomedicina, en los que se utilizan pequeños materiales y dispositivos para detectar, diagnosticar y tratar enfermedades.

La investigación sugiere nuevas direcciones para diseñar biosensores para mejorar su sensibilidad y hacerlos más prácticos para los médicos, y finalmente, pacientes mismos — para usar.

"Esta es la primera vez que se ha desafiado la comprensión de por qué funciona la biosección de nanocables, "dijo Chi On Chui, un profesor asociado de ingeniería eléctrica y bioingeniería en UCLA cuyo laboratorio realizó la investigación. "La ventaja no es el hecho de que los cables sean a nanoescala, sino más bien cómo su geometría reduce la capacidad de los iones para inhibir la detección de proteínas. Esta investigación podría ser un paso hacia el desarrollo de dispositivos portátiles y rentables para detectar con precisión una variedad de enfermedades ".

La investigación se publicó el 25 de marzo en la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

Los biosensores de nanocables son, en esencia, transistores electrónicos con un diámetro menor que el ancho de un solo glóbulo rojo. Cuando se exponen a una muestra de sangre u otro fluido corporal, las proteínas cargadas específicas que se están probando se capturan en las superficies de los nanocables. La carga de las proteínas capturadas cambia la velocidad de la corriente eléctrica que fluye a través del transistor de nanocables. Al monitorear la corriente eléctrica, los investigadores pueden cuantificar la concentración de proteínas en la muestra, que puede darles una indicación de la salud del corazón, diabetes y otras afecciones médicas.

Un desafío para el uso práctico de la tecnología es que, además de las proteínas cargadas, muchos fluidos fisiológicos contienen una gran concentración de iones cargados, como el sodio, potasio y cloruro. Estos iones rodean las proteínas y enmascaran la carga proteica, lo que evita que el sensor detecte las proteínas.

Los investigadores de los laboratorios pueden evitar este problema. Pero los médicos que realizan pruebas a sus pacientes o los pacientes que controlan su propia salud en casa no pueden hacerlo sin la ayuda de un técnico. Esto ha obstaculizado la adopción de la tecnología.

La investigación de UCLA promueve la comprensión de la eficiencia de los nanocables de varias maneras. Primero, demuestra que el pequeño tamaño de los nanocables no es intrínsecamente responsable del hecho de que superen a sus homólogos planos.

Segundo, demuestra que la mejora en el rendimiento se debe al hecho de que el filtrado iónico se reduce en espacios reducidos, como las esquinas entre un nanoalambre y la base sobre la que se asienta, porque los iones tienen dificultades para acercarse a las proteínas allí. Este efecto de esquina existe en la mayoría de las estructuras biosensibles, si son a nanoescala o no; pero el efecto se vuelve más importante a nanoescala.

La investigación también muestra que, en general, los dispositivos con superficies cóncavas funcionan de manera más eficiente que aquellos con superficies convexas.

"Mi esperanza es que los investigadores puedan utilizar este conocimiento para hacer dos cosas, "dijo Kaveh Shoorideh, el estudiante graduado de Ingeniería de UCLA que es el primer autor de la investigación. "Primero, para fabricar biosensores sensibles sin recurrir a costosos nanocables, y segundo, para encontrar formas de reducir el filtrado iónico sin necesidad de un técnico ".