El estrógeno es una molécula diminuta, pero puede tener grandes efectos en humanos y otros animales. El estrógeno es una de las principales hormonas que regula el sistema reproductivo femenino; se puede monitorear para rastrear la fertilidad humana y, a veces, se administra a ganado como vacas y ovejas para controlar el ciclo reproductivo.

Investigadores de la Universidad Victoria de Wellington, en Nueva Zelanda han desarrollado un nuevo sensor que puede detectar niveles bajos de E2, una de las principales hormonas estrogénicas, en líquidos. El sensor envía una señal electrónica es la presencia de estrógeno y, con un mayor desarrollo, podría analizar los niveles de estrógeno en los fluidos corporales o analizar las vías fluviales en busca de contaminación por estrógenos que pudiera representar un riesgo para los seres humanos y el medio ambiente.

El sensor que los investigadores describen en un artículo en el Revista de ciencia y tecnología del vacío B , tiene un diseño simple, da lecturas en tiempo real, podría integrarse en un sistema de monitoreo electrónico y utiliza muy poca energía, ventajas que tiene sobre otros tipos de métodos de detección.

Los dispositivos utilizan pequeños fragmentos de ADN llamados aptámeros para adherirse a las moléculas de estrógeno.

"Los aptámeros son una herramienta potencialmente poderosa para los sensores porque son muy versátiles y selectivos, "dijo Natalie Plank, investigador que estudia la fabricación de dispositivos de nanomateriales en la Universidad Victoria de Wellington.

Los aptámeros se desarrollan mediante un proceso similar a la selección natural. A partir de una población inicial diversa de diferentes secuencias de nucleótidos de ADN o ARN, los que se unen mejor a la molécula diana se enriquecen selectivamente, y el proceso se repite a lo largo de múltiples "generaciones".

Los aptámeros de unión a estrógenos que utilizaron Plank y sus colegas fueron desarrollados por primera vez por Ken McNatty, profesor de biología reproductiva en la Universidad Victoria de Wellington. Una vez que se conoce la secuencia apropiada de nucleótidos, los aptámeros se pueden generar fácilmente.

Plank y su equipo conectaron sus aptámeros de unión a estrógenos a la otra parte importante de su dispositivo:el transistor de efecto de campo de película delgada de nanotubos de carbono (CNT FET). Los CNT FET funcionan como transistores tradicionales, pero use nanotubos de carbono en lugar de silicio.

Una vez que los investigadores unieron los aptámeros a los nanotubos de carbono, probaron los dispositivos en un búfer elegido específicamente porque tiene propiedades similares a los fluidos biológicos. El equipo probó dos aptámeros de unión a estrógenos diferentes:uno que tenía 35 unidades de largo y otro que tenía 75 unidades de largo. Descubrieron que, en presencia de estrógeno, el dispositivo de aptámero corto producía una señal eléctrica, mientras que el dispositivo aptámero largo no lo hizo.

Los investigadores teorizan que esto se debe a las propiedades de la solución tampón que utilizaron. Cuando el búfer se coloca encima del CNT FET, el voltaje a través del dispositivo hace que las moléculas en el búfer se organicen en una bicapa eléctricamente estable por encima del transistor. Las moléculas de estrógeno que son capturadas por el aptámero corto rompen esta capa, que a su vez cambia la corriente a través del dispositivo. Es probable que las moléculas de estrógeno capturadas por el aptámero más largo se mantengan por encima de la bicapa, y así no cree la señal eléctrica.

Plank señala que si se usó agua en el dispositivo, en lugar del tampón biológicamente similar, el aptámero largo también podría producir una señal porque la capa eléctricamente sensible sería más gruesa.

En el futuro, el grupo planea probar el dispositivo en una configuración más compleja, por ejemplo, con un fluido biológico real como la orina que tiene muchos componentes disueltos. Y es posible que los investigadores no se limiten a la detección de estrógenos. La belleza del aptámero más los sensores CNT FET es que los aptámeros se pueden reemplazar fácilmente por otros nuevos que se dirigen a una molécula diferente, Dijo Plank. "Es una forma muy versátil de construir un sensor, "ella anotó.