El futuro podría contener sensores portátiles y portátiles para detectar virus y bacterias en el entorno circundante. Pero aún no hemos llegado. Los científicos de la Universidad de Tohoku han estado estudiando materiales que pueden cambiar la energía mecánica en eléctrica o magnética, y viceversa, por décadas. Junto con colegas, publicaron una reseña en la revista Materiales avanzados sobre los esfuerzos más recientes en el uso de estos materiales para fabricar biosensores funcionales.

"La investigación para mejorar el rendimiento de los sensores de virus no ha avanzado mucho en los últimos años, ", dice el ingeniero de materiales de la Universidad de Tohoku, Fumio Narita." Nuestra revisión tiene como objetivo ayudar a los investigadores jóvenes y estudiantes graduados a comprender los últimos avances para guiar su trabajo futuro para mejorar la sensibilidad de los sensores de virus ".

Los materiales piezoeléctricos convierten la energía mecánica en eléctrica. Los anticuerpos que interactúan con un virus específico se pueden colocar en un electrodo incorporado en un material piezoeléctrico. Cuando el virus objetivo interactúa con los anticuerpos, provoca un aumento de masa que disminuye la frecuencia de la corriente eléctrica que se mueve a través del material, señalando su presencia. Este tipo de sensor está siendo investigado para detectar varios virus, incluido el virus del papiloma humano causante del cáncer de cuello uterino, VIH, influenza A, Ébola y hepatitis B.

Los materiales magnetoestrictivos convierten la energía mecánica en magnética y viceversa. Estos han sido investigados para detectar infecciones bacterianas, como la fiebre tifoidea y porcina, y para detectar esporas de ántrax. Los anticuerpos de sondeo se fijan en un chip biosensor colocado sobre el material magnetoestrictivo y luego se aplica un campo magnético. Si el antígeno diana interactúa con los anticuerpos, agrega masa al material, conduciendo a un cambio de flujo magnético que se puede detectar usando una bobina captadora sensora.

Narita dice que los desarrollos en inteligencia artificial y estudios de simulación pueden ayudar a encontrar materiales piezoeléctricos y magnetoestrictivos aún más sensibles para detectar virus y otros patógenos. Los materiales futuros podrían ser sin bobinas, inalámbrico, y suave posibilitando su incorporación en tejidos y construcciones.

Los científicos incluso están investigando cómo usar estos y materiales similares para detectar el SARS-CoV-2, el virus que causa COVID-19, en el aire. Este tipo de sensor podría incorporarse en sistemas de ventilación de transporte subterráneo, por ejemplo, para monitorear la propagación del virus en tiempo real. Los sensores portátiles también podrían alejar a las personas de un entorno que contenga virus.

"Los científicos aún necesitan desarrollar sensores más efectivos y confiables para la detección de virus, con mayor sensibilidad y precisión, menor tamaño y peso, y una mejor asequibilidad, antes de que puedan usarse en aplicaciones domésticas o ropa inteligente, ", dice Narita." Este tipo de sensor de virus se convertirá en una realidad con nuevos desarrollos en la ciencia de los materiales y el progreso tecnológico en la inteligencia artificial, aprendizaje automático, y análisis de datos ".