El estrógeno es una molécula diminuta, pero puede tener grandes efectos en los humanos y otros animales. El estrógeno es una de las principales hormonas que regula el sistema reproductivo femenino; puede monitorearse para rastrear la fertilidad humana y a veces se administra al ganado comovacas y ovejas para controlar el ciclo reproductivo.
Investigadores de la Universidad Victoria de Wellington, en Nueva Zelanda, han desarrollado un nuevo sensor que puede detectar niveles bajos de E2, una de las principales hormonas de estrógeno, en líquidos. El sensor envía una señal electrónica es la presencia de estrógeno y, conun mayor desarrollo, podría evaluar los niveles de estrógeno en los fluidos corporales o analizar las vías fluviales para detectar la contaminación por estrógenos que podría representar un riesgo para los humanos y el medio ambiente.
El sensor, que los investigadores describen en un artículo en el Revista de Ciencia y Tecnología de Vacío B , tiene un diseño simple, ofrece lecturas en tiempo real, podría integrarse en un sistema de monitoreo electrónico y utiliza muy poca energía, ventajas que tiene sobre otros tipos de métodos de detección.
Los dispositivos usan pequeños fragmentos de ADN llamados aptámeros para adherirse a las moléculas de estrógeno.
"Los aptámeros son una herramienta potencialmente poderosa para los sensores porque son muy versátiles y selectivos", dijo Natalie Plank, una investigadora que estudia la fabricación de dispositivos de nanomateriales en la Universidad Victoria de Wellington.
Los aptámeros se desarrollan a través de un proceso similar a la selección natural. A partir de una población inicial diversa de diferentes secuencias de nucleótidos de ADN o ARN, las que se unen mejor a la molécula objetivo se enriquecen selectivamente, y el proceso se repite a través de múltiples "generaciones".
Los aptámeros de unión a estrógenos que utilizaron Plank y sus colegas fueron desarrollados por primera vez por Ken McNatty, profesor de biología reproductiva en la Universidad Victoria de Wellington. Una vez que se conoce la secuencia apropiada de nucleótidos, los aptámeros pueden generarse fácilmente.
Plank y su equipo adjuntaron sus aptámeros de unión a estrógenos a la otra parte importante de su dispositivo: el transistor de efecto de campo de película delgada de nanotubos de carbono CNT FET. Los FET de CNT funcionan como los transistores tradicionales, pero usan nanotubos de carbono en lugar de silicio.
Una vez que los investigadores unieron los aptámeros a los nanotubos de carbono, probaron los dispositivos en un tampón específicamente elegido porque tiene propiedades similares a los fluidos biológicos. El equipo probó dos aptámeros de unión a estrógenos diferentes: uno que tenía 35 unidades de largo y otro quetenía 75 unidades de largo. Descubrieron que en presencia de estrógenos, el dispositivo de aptámero corto producía una señal eléctrica, mientras que el dispositivo de aptámero largo no.
Los investigadores teorizan que esto se debe a las propiedades de la solución tampón que utilizaron. Cuando el tampón se coloca encima del CNT FET, el voltaje a través del dispositivo hace que las moléculas en el tampón se organicen en una bicapa eléctricamente estable por encima deltransistor. Las moléculas de estrógeno que son atrapadas por el aptámero corto interrumpen esta capa, lo que a su vez cambia la corriente a través del dispositivo. Las moléculas de estrógeno capturadas por el aptámero más largo probablemente se mantienen por encima de la bicapa, por lo que no crean la señal eléctrica.
Plank señala que si se usara agua en el dispositivo, en lugar del tampón biológicamente similar, el aptámero largo también podría producir una señal porque la capa sensible a la electricidad sería más gruesa.
En el futuro, el grupo planea probar el dispositivo en una configuración más compleja, por ejemplo, con un fluido biológico real como la orina que tiene muchos componentes disueltos. Y los investigadores pueden no limitarse a la detección de estrógenos. La belleza del aptámeroAdemás de los sensores CNT FET, los aptámeros se pueden reemplazar fácilmente por otros nuevos que se dirigen a una molécula diferente, dijo Plank. "Es una forma muy versátil de construir un sensor", señaló.
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Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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