Los científicos de EPFL han desarrollado nuevos biosensores de nanotubos utilizando biología sintética, que mejora sus capacidades de detección en biofluidos complejos, como sangre y orina. El estudio se publica en la Revista de letras de química física .

Los biosensores son dispositivos que pueden detectar moléculas biológicas en el aire, agua, o sangre. Son ampliamente utilizados en el desarrollo de fármacos, diagnósticos médicos, e investigación biológica. La creciente necesidad de continuo, La monitorización en tiempo real de biomarcadores en enfermedades como la diabetes impulsa actualmente los esfuerzos para desarrollar dispositivos biosensores portátiles eficientes.

Algunos de los biosensores ópticos más prometedores que se están desarrollando actualmente se fabrican con nanotubos de carbono de pared simple. La emisión de luz infrarroja cercana de los nanotubos de carbono se encuentra dentro de la ventana de transparencia óptica de los materiales biológicos. Esto significa agua sangre, y tejidos como la piel no absorben la luz emitida, lo que hace que estos biosensores sean ideales para aplicaciones de detección implantables. Por tanto, estos sensores se pueden colocar debajo de la piel y la señal óptica aún se puede detectar sin necesidad de que los contactos eléctricos atraviesen la superficie.

Sin embargo, la omnipresencia de las sales en los biofluidos crea un desafío generalizado en el diseño de los dispositivos implantables. Se ha demostrado que las fluctuaciones en las concentraciones de sal que ocurren naturalmente en el cuerpo afectan la sensibilidad y selectividad de los sensores ópticos basados ​​en nanotubos de carbono de pared simple envueltos con ADN de cadena simple.

Para superar algunos de estos desafíos, un equipo de investigadores del laboratorio de Ardemis Boghossianat EPFL diseñó sensores de nanotubos ópticos estables utilizando biología sintética. El uso de biología sintética confiere una mayor estabilidad a los biosensores ópticos, haciéndolos más adecuados para su uso en aplicaciones de biodetección en fluidos complejos como sangre u orina e incluso dentro del cuerpo humano.

"Lo que hicimos fue envolver nanotubos con ácidos nucleicos 'xeno' (XNA), o ADN sintético que puede tolerar la variación en las concentraciones de sal que nuestro cuerpo experimenta naturalmente, para entregar una señal más estable, "dice Ardemis Boghossian. Alice Gillen, el autor principal del artículo, lideró los esfuerzos en el estudio de cómo ciertas sales afectan la emisión óptica de los biosensores.

El estudio cubre diversas concentraciones de iones dentro de los rangos fisiológicos que se encuentran en los biofluidos comunes. Al monitorear tanto la intensidad de la señal de los nanotubos como el desplazamiento de la longitud de onda de la señal, los investigadores pudieron verificar que los sensores de bioingeniería mostraban una mayor estabilidad en un rango más amplio de concentraciones de sal que los sensores de ADN usados ​​tradicionalmente en el campo.

"Esta es realmente la primera vez que se utiliza un verdadero enfoque de biología sintética en el campo de la óptica de nanotubos, ", dice Boghossian." Creemos que estos resultados son alentadores para el desarrollo de la próxima generación de biosensores ópticos que son más prometedores para aplicaciones de detección implantables, como la monitorización continua ".