Sensor electroquímico detecta metabolitos directamente

Según un nuevo estudio, se podrían usar los sensores de bajo costo hechos de plástico semiconductor para diagnosticar y monitorizar una amplia gama de condiciones de salud.

Desarrollado en la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST; Thuwal, Reino de Arabia Saudita), el Centro Microelectrónico de Provenza (CMP; Gardanne, Francia), y otras instituciones, el nuevo sensor se basa en las cualidades de transducción de iones a electrones de un semiconductor orgánico todo polímero transportador de electrones (tipo n), que incorpora cadenas laterales hidrofílicas con el fin de mejorar el transporte/inyección de iones y también para facilitar la conjugación de las enzimas.

La plataforma de escala micrométrica absorbe los iones producidos durante las reacciones enzimáticas, lo que provoca que se hinche al entrar en contacto con líquidos corporales como sudor, lágrimas o sangre. El resultado es un sensor de metabolitos selectivo, sensible y rápido. Cuando los sensores se fusionan en circuitos más complejos, como los transistores, la señal se puede amplificar y responder a pequeñas fluctuaciones en la concentración de los metabolitos, lo que lleva a una sensibilidad significativamente mayor en comparación con los sensores tradicionales hechos de electrodos de metal, y sin la necesidad de que cuente con un electrodo de referencia .

Las pruebas iniciales de los sensores se usaron para medir los niveles de lactato, un metabolito significativo en las vías metabólicas celulares asociadas con varias condiciones críticas de atención médica. Según los investigadores, el sensor también se puede modificar fácilmente para detectar otros metabolitos principales, como la glucosa o el colesterol, incorporando las enzimas apropiadas en la plataforma, ajustando el posible rango de concentración que el sensor puede detectar cambiando la geometría del dispositivo. El estudio fue publicado el 22 de junio de 2018 en la revista Science Advances.

“Esta es la primera vez que se puede usar un polímero aceptor de electrones que se puede adaptar para mejorar la comunicación con las enzimas. Abre nuevas direcciones en la biodetección, donde los materiales se pueden diseñar para interactuar con un metabolito específico, lo que resulta en sensores mucho más sensibles y selectivos”, dijo la autora principal, la ingeniera química, Anna Maria Pappa, PhD, del CMP. “Un dispositivo implantable podría permitirnos controlar la actividad metabólica del cerebro en tiempo real bajo condiciones de estrés, como durante o inmediatamente antes de una convulsión, y se podría usar para predecir convulsiones o para evaluar el tratamiento”.

Dado que el sensor no consiste en metales tales como oro o platino, se puede fabricar a un costo menor y se puede incorporar fácilmente en sustratos flexibles y estirables, lo que permite su implementación en aplicaciones de detección portátiles o implantables.