Los científicos de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST han desarrollado un dispositivo basado en la luz que puede actuar como un biosensor, detectando sustancias biológicas en materiales; por ejemplo, patógenos nocivos en muestras de alimentos.
Los biosensores estándar de la industria actual tienen una sensibilidad y precisión limitadas. Solo pueden detectar efectos acumulativos de grupos de partículas, en lugar de moléculas individuales.
Pero la herramienta que desarrolló el equipo es 280 veces más sensible.
En colaboración con investigadores de la Universidad de Wisconsin, EE. UU., Los investigadores de la Unidad de Interacciones de Materia Ligera de OIST para Tecnologías Cuánticas utilizaron esta herramienta, un tipo de resonador óptico, para crear imágenes en tiempo real de alta resolución de nanopartículas individuales.los resultados se publican en ACS Nano .
Química en una escala nano
Durante los últimos años, los científicos de OIST han estado experimentando con resonadores de microburbujas, un tipo de microresonador que consiste en una carcasa de vidrio hueca unida a un capilar de vidrio largo y delgado. Los investigadores llenan un resonador de microburbujas con agua. Luego, cuandoBrillan rayos de luz sobre él, las ondas de luz circulan rápidamente a través del agua, lo que permite a los científicos estudiar las propiedades físicas y químicas de las partículas en la superficie del resonador.
Para el presente estudio, los investigadores colaboradores de la Universidad de Wisconsin recubrieron el interior de la esfera de vidrio del resonador de microburbujas con nanorods de oro.
Los científicos hicieron brillar un rayo láser para calentar los nanorods, luego observaron cómo cambiaron la forma, la orientación y la química de la superficie de los nanorods cuando estuvieron expuestos a ciertos químicos y campos de luz.
Cuando las nanopartículas absorbieron la luz que brillaba sobre ellas, se calentaron. Estos aumentos de temperatura causaron cambios en las frecuencias de luz emitidas por el resonador, lo que permitió a los científicos medir y cambiar la imagen de la temperatura de las nanopartículas a una resolución increíblemente alta.
Esencialmente, el resonador se convirtió en un tipo de termómetro increíblemente sensible, dijeron los investigadores.
El siguiente paso de los científicos es aplicar esta técnica de detección fototérmica a las proteínas, en lugar de a las nanopartículas, cubriendo el interior del resonador con proteínas en lugar de nanorods de oro. Los investigadores esperan que los cambios en la forma de la proteína cambien las propiedades ópticas y térmicas delas proteínas, lo que les permite estudiar más a fondo los eventos moleculares en la superficie del resonador.
Además, el método puede ser útil para detectar virus pequeños o cadenas de ADN individuales.
"Normalmente, si desea obtener imágenes de alta resolución de proteínas pequeñas, necesitaría un microscopio electrónico, lo que dañaría la proteína", dijo el Dr. Jonathan Ward, coautor del estudio. "El potencial aquí para la comercializaciónes enorme, aunque todavía hay muchos desafíos técnicos que superar "
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Materiales proporcionado por Universidad de Posgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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