23 noviembre, 2015

Investigadores de la UAM han desarrollado una nueva plataforma basada en nanopartículas de galio para la fabricación de (bio)sensores. Los dispositivos desarrollados permiten la cuantificación de biomoléculas con una gran sensibilidad, alcanzándose límites de detección de nanogramos (milmillonésima parte de un gramo), muy por debajo de los kits comerciales actuales.

 El desarrollo de nuevas plataformas sensoras es uno de los temas más candentes hoy en día. La posibilidad de detectar y monitorizar ciertos analitos (elemento, compuesto o ión), tanto en el medio ambiente como en organismos vivos, es un tema que está en el punto de mira de múltiples empresas y organismos públicos de investigación.

En el trabajo llevado a cabo por Antonio García Marín en colaboración entre los grupos de Electrónica y Semiconductores (Departamento de Física Aplicada) y Sensores y Biosensores (Departamento de Química Analítica y Análisis Instrumental) de la UAM, se muestra la fabricación de un nuevo tipo de plataforma sensora y su potencial uso para detectar biomoléculas.

Proceso de fabricación de la plataforma

La parte principal del sensor se fabrica evaporando galio directamente sobre obleas de silicio. Debido a las propiedades físicas de este elemento químico, las nanopartículas se forman directamente sobre la superficie tomando forma semiesférica (ver esquema arriba) y con un tamaño que está por debajo de la millonésima parte de un metro. El tamaño de las mismas se puede controlar fácilmente con el tiempo de evaporación.

Debido a su pequeño tamaño, estas nanopartículas muestran unas propiedades muy interesantes, como la resonancia del plasmón superficial localizado. Los plasmones superficiales se generan cuando los electrones libres de la superficie del metal oscilan armónicamente al interaccionar con la luz que queda atrapada en la superficie de dicho metal. Por tanto, esta propiedad hace que cualquier cambio en la superficie sea fácilmente detectable ópticamente.

 

Detectando glutatión a niveles de 1/1000.000.000 gramos

Finalmente, sobre la superficie del galio se inmoviliza un anticuerpo, una biomolécula capaz de reconocer específicamente a su correspondiente antígeno. En concreto, el anticuerpo utilizado es sensible a una molécula llamada glutatión que está presente en nuestras células. Una disminución de la concentración de esta molécula se ha relacionado previamente con diversas dolencias inflamatorias como la enfermedad de Crohn y algunas formas de cáncer.

En el estudio publicado, aprovechando la sensibilidad de los plasmones superficiales del galio, se han alcanzado límites de detección para el glutatión de nanogramos (1/1000.000.000 gramos), muy por debajo de los kits comerciales actuales, lo que pone de manifiesto la competitividad del biosensor desarrollado.

Esta sensibilidad tan alta permite que se puedan detectar más fácilmente pequeñas variaciones en el nivel de glutatión en una persona, agilizando de esta manera el diagnóstico de las enfermedades citadas. Sin embargo, las aplicaciones de esta nueva plataforma pueden ser muy amplias. Lo único necesario es cambiar el elemento de reconocimiento: inmovilizar sobre la superficie del galio la biomolécula capaz de atrapar al analito que se quiera monitorizar (metales pesados, glucosa, …).

El trabajo ha sido publicado recientemente en la revista Biosensors & Bioelectronics (Biosens. Bioelectron. 74 (2015) 1069-1075) y ha sido cofinanciado por la Comunidad de Madrid dentro del Consorcio NANOAVANSENS (Ref. S2013/MIT-3029), coordinado por el Profesor José Manuel Pingarrón.