Los biosensores se usan actualmente en el cuidado de la salud para controlar la glucosa en la sangre; sin embargo, también tienen el potencial de detectar bacterias. Los investigadores de la Universidad de Osaka han inventado un nuevo biosensor que usa grafeno, un material que consiste en una capa de carbono de un átomo de espesor- para detectar bacterias como las que atacan el revestimiento del estómago y que se han relacionado con el cáncer de estómago. Cuando las bacterias interactúan con el biosensor, se desencadenan reacciones químicas que son detectadas por el grafeno. Para permitir la detección de los productos de reacción química,Los investigadores utilizaron microfluídica para contener la bacteria en gotas extremadamente pequeñas cerca de la superficie del sensor.
Para que las bacterias se adhieran, los investigadores cubrieron el grafeno con anticuerpos, una forma común de anclar las bacterias a las superficies de los biosensores. Sin embargo, aunque los anticuerpos son muy pequeños ~ 10 nm, en la escala atómica y en comparación con el átomocapa delgada de grafeno, en realidad son bastante grandes y voluminosos. Si bien las bacterias interactúan con los anticuerpos, el grafeno no puede detectar esas bacterias directamente ya que los anticuerpos en su superficie bloquean la señal; este efecto de bloqueo de la señal se conoce como detección de Debye.
Para superar la limitación de detección de Debye, los investigadores decidieron controlar las reacciones químicas que realizan las bacterias en presencia de ciertos químicos, que agregaron a la pequeña gota de agua. Los químicos producidos en las reacciones son mucho más pequeños que los anticuerposy puede deslizarse entre ellos fácilmente y llegar a la superficie del grafeno. Al analizar solo las bacterias en pequeñas gotas generadas a través de los microfluídicos, las bacterias y sus productos de reacción pueden mantenerse cerca de la superficie del grafeno y la concentración de los productos de reacción puede incluso controlarsehora.
"Nuestro biosensor permite la detección altamente sensible y cuantitativa de bacterias que causan úlceras estomacales y cáncer de estómago al limitar su reacción en un microvolumen bien definido", dice el coautor del estudio Kazuhiko Matsumoto.
La superficie de detección de grafeno es capaz de retroalimentar las señales eléctricas que varían según la cantidad de producto de reacción presente en la microgota y la rapidez con la que se acumula. Estas señales eléctricas se pueden utilizar para calcular la cantidad de bacterias en la gota.El grafeno se configura en una estructura de transistor de efecto de campo FET, cuya función es aumentar drásticamente las señales de detección eléctrica de la superficie de detección de grafeno.
"Nuestro biosensor es esencialmente un mini laboratorio en un FET de grafeno. Este sensor demuestra cómo los materiales bidimensionales como el grafeno se están acercando a la aplicación en aplicaciones médicas y de salud prácticas", dice el primer autor Takao Ono.
Los resultados del estudio se pueden usar para crear una gran cantidad de estos biosensores "lab-on-a-graphene-FET" para detectar varias bacterias diferentes. La detección de pequeñas concentraciones de bacterias podría lograrse en menos de 30 minutos; por lo tanto, este trabajo representa la posibilidad de diagnósticos más rápidos para bacterias potencialmente dañinas en el futuro.
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Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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