Los investigadores han diseñado un sistema que reconoce rápidamente las moléculas biológicas específicas que pueden indicar una enfermedad.

El equipo del Imperial College de Londres ha desarrollado un sensor a nanoescala que puede detectar selectivamente moléculas de proteína a nivel de una sola molécula. lo que podría ayudar en el diagnóstico clínico en etapa temprana.

Al analizar muestras de fluidos corporales en busca de señales de una enfermedad, Los científicos a menudo buscan moléculas muy raras dentro de una mezcla compleja. Para encontrar tales 'agujas en un pajar', Los científicos suelen utilizar métodos que detectan moléculas individuales a la vez.

Una tecnología prometedora es la detección de nanoporos, donde las moléculas individuales pasan a través de un agujero de tamaño nanométrico muy pequeño. Este proceso da como resultado que cada molécula produzca su propia firma única, sin la necesidad de una larga preparación de muestras o modificaciones químicas.

Sin embargo, diferentes moléculas del mismo tamaño pueden producir señales muy similares, lo que dificulta la identificación única de la molécula objetivo.

Para resolver este problema, un equipo dirigido por el Imperial College de Londres ha desarrollado un sistema basado en un nanoporo y un transistor a nanoescala, que puede reconocer moléculas diana de forma similar a los receptores biológicos. Los detalles de su nuevo sistema se publican hoy en Comunicaciones de la naturaleza .

Cerradura y llave

Los receptores reconocen moléculas con formas particulares y se unen a ellas mediante un mecanismo de cerradura y llave. En este estudio, el transistor a nanoescala estaba hecho de un material polimérico que se podía imprimir con un sitio de unión:"la cerradura". Esto permite que el sistema detecte la única 'clave' coincidente:una molécula objetivo específica.

Para probar que el sistema funciona como se esperaba, el equipo lo usó para detectar el anticuerpo que se une a la insulina, un mecanismo importante en el diagnóstico de diabetes. Sin embargo, el equipo dice que el diseño del sistema también se puede aplicar fácilmente en la detección de una gama mucho más amplia de moléculas biológicas.

Coautor del estudio Profesor Joshua Edel, del Departamento de Química de Imperial, dijo:"Hemos demostrado que podemos imprimir un polímero en la entrada del nanoporo con la forma del 'candado' natural de la molécula 'clave' que estamos buscando, imitando receptores biológicos ".

Abriendo y cerrando la puerta

Los investigadores también agregaron otra característica al nuevo sistema para resolver otro problema en la detección de nanoporos:si las moléculas pasan demasiado rápido a través del nanoporo, es posible que no se detecten.

Agregaron un electrodo adherido al recubrimiento de polímero del poro, formando un transistor a nanoescala, al cual se le podría aplicar un voltaje. Esto hace que el poro actúe como una puerta:el voltaje aplicado puede 'abrir' o 'cerrar' la puerta, controlando el transporte de moléculas a través del poro.

Dr. Aleksandar Ivanov, del Departamento de Química de Imperial, dijo:"Ahora tenemos un biosensor verdaderamente sintonizable. Al agregar nueva complejidad al sistema, podemos controlar el transporte de moléculas y podemos tener más tiempo para estudiar una molécula específica".

Profesor Yuri Korchev, del Departamento de Medicina de Imperial, añadió:"El sistema completo combina concentración, velocidad y selectividad sintonizables, que será clínicamente relevante en la búsqueda de proteínas raras, como tipos específicos de anticuerpos y moléculas de ADN ".