Su trabajo está publicado en la revista Small. .

El fentanilo es un opioide sintético y uno de los principales factores de muerte por sobredosis en Estados Unidos, dijo Star. A menudo se mezcla con otras drogas, pero debido a su potencia, suele estar presente en cantidades tan pequeñas que puede ser difícil de detectar.

El sensor de Star utiliza nanotubos de carbono y nanopartículas de oro para diferenciar el fentanilo de otros opioides. Sin embargo, la clave de su innovadora sensibilidad es la incorporación de anticuerpos contra el fentanilo. "Estamos utilizando la invención de la naturaleza, por así decirlo", dijo Star. "Así es como podemos alcanzar estos niveles ultrabajos de detección".

El sensor es una versión modificada de un sensor COVID-19 desarrollado por el grupo de investigación de Star en 2020. El sensor COVID es en sí mismo una adaptación de una prueba de aliento de THC, similar a un alcoholímetro, pero para marihuana, que desarrolló en 2019.

En el núcleo de cada uno de estos sensores hay un chip con nanotubos de carbono adheridos. Cada tubo es como un pequeño cable 100.000 veces más pequeño que un cabello humano y eficaz para conducir electricidad. Adheridas a los nanotubos hay nanopartículas de oro, cada una de unos 43 nanómetros de alto.

En la práctica, las moléculas de fentanilo se unieron a las nanopartículas, provocando una corriente que fluyó a través de los nanotubos. Diferentes sustancias crearon diferentes corrientes; Utilizando el aprendizaje automático, el sensor pudo identificar una molécula de fentanilo. También tuvo una tasa de éxito del 91 % a la hora de diferenciar el fentanilo de otros opioides, lo que resulta útil a la hora de intentar determinar si otro fármaco ha estado contaminado con fentanilo.

Para alcanzar su nivel de sensibilidad sin precedentes, Star y su equipo siguieron el ejemplo del sensor COVID e incorporaron anticuerpos de fentanilo, adhiriéndolos a las nanopartículas. Las moléculas de fentanilo se unirían firmemente a cualquier anticuerpo que encontraran, cambiando la corriente que fluye de los anticuerpos a los nanotubos, señalando la presencia del fármaco.

El resultado fue un sensor que es más sensible que cualquier sensor electroquímico de fentanilo reportado en los últimos cinco años. Los sensores de Star detectaron fentanilo en la escala femtomolar. Eso es 10 ^-15 moles por litro. El siguiente sensor más cercano puede detectar en la escala nanomolar, que es 10 ^-9 moles por litro.

"La naturaleza desarrolló estos receptores selectivos", dijo Star. "Los adaptamos a nuestra plataforma, los nanotubos de carbono."

Además de su sensibilidad, otro beneficio del sensor de Star es su portabilidad. Para detectar cantidades tan pequeñas de fentanilo hoy en día se requiere un espectrómetro de masas, una tecnología que no es particularmente móvil. El sensor de Star es lo suficientemente pequeño como para sostenerlo en la mano y lo suficientemente económico como para resultar práctico.

En el futuro, prevé utilizar esta técnica para desarrollar un conjunto de sensores que pueda detectar muchos tipos de drogas.