Escribiendo en la revista NanoResearch, un equipo de la Universidad de Massachusetts Amherst informa esta semana que han desarrollado sensores de gas de amoníaco bioelectrónicos que se encuentran entre los más sensibles jamás fabricados.

El sensor utiliza nanocables de proteínas conductores de carga eléctrica derivados de la bacteria Geobacter para proporcionar biomateriales para dispositivos eléctricos. Hace más de 30 años, El autor principal y microbiólogo Derek Lovley descubrió Geobacter en el lodo del río. Los microbios producen filamentos de proteínas similares a pelos que funcionan como "cables" a nanoescala para transferir cargas para su nutrición y comunicarse con otras bacterias.

Primer autor y estudiante de doctorado en ingeniería biomédica Alexander Smith, con su consejero Jun Yao y Lovley, dicen que diseñaron este primer sensor para medir el amoníaco porque ese gas es importante para la agricultura, el medio ambiente y la biomedicina. Por ejemplo, Inhumanos, el amoníaco en el aliento puede indicar una enfermedad, mientras que en la avicultura, el gas debe ser monitoreado y controlado de cerca para la salud y comodidad de las aves y para evitar desequilibrios de alimento y pérdidas de producción.

Yao dice, "Este sensor le permite realizar una detección de alta precisión; es mucho mejor que los sensores electrónicos anteriores". Smith agrega, "Cada vez que hago un nuevo experimento, Estoy gratamente sorprendido. No esperábamos que funcionaran tan bien como lo han hecho. Realmente creo que podrían tener un impacto positivo real en el mundo ".

Smith dice que los sensores electrónicos existentes a menudo tienen una sensibilidad limitada o baja, y son propensos a la interferencia de otros gases. Además de la función superior y el bajo costo, él añade, "nuestros sensores son biodegradables, por lo que no producen residuos electrónicos, y son producidos de forma sostenible por bacterias que utilizan materias primas renovables sin necesidad de productos químicos tóxicos ".

Smith realizó los experimentos durante los últimos 18 meses como parte de su Ph.D. trabaja. Se sabía por los estudios anteriores de Lovley que la conductividad de los nanocables de proteínas cambiaba en respuesta al pH (el nivel ácido o básico) de la solución alrededor de los nanocables de proteínas. Esto motivó a los investigadores a probar la idea de que podrían ser muy sensibles a la unión de moléculas para la biosensibilidad. "Si los expone a una sustancia química, las propiedades cambian y puedes medir la respuesta, "Señala Smith.

Cuando expuso los nanocables al amoníaco, "la respuesta fue realmente notable y significativa, "Dice Smith." Al principio, Descubrimos que podíamos sintonizar los sensores de una manera que mostrara esta respuesta significativa. Son realmente sensibles al amoniaco y mucho menos a otros compuestos, por lo que los sensores pueden ser muy específicos ".

Lovley agrega, que los nanocables "muy estables" duran mucho tiempo, el sensor funciona de manera consistente y robusta después de meses de uso, y funciona tan bien "es notable".

Yao dice, "Estos nanocables de proteínas siempre me sorprenden. Este nuevo uso se encuentra en un área completamente diferente a la que habíamos trabajado antes". Previamente, el equipo ha informado sobre el uso de nanocables de proteínas para recolectar energía de la humedad y aplicarlos como memristores para la computación biológica.

Herrero, que se llama a sí mismo "emprendedor, "ganó el primer lugar en el Desafío de innovación 2018 de UMass Amherst por el plan de negocios de inicio de la empresa que formó con Yao y Lovley, e-Biologics. Los investigadores han seguido con una solicitud de patente, recaudación de fondos, planes de desarrollo empresarial y de investigación y desarrollo.

Lovley dice:"Este trabajo es la primera prueba de concepto para el sensor de nanocables. Una vez que regresemos al laboratorio, Desarrollaremos sensores para otros compuestos. Estamos trabajando para ajustarlos a una variedad de otros compuestos ".