Nanocubos de plata facilitan las lecturas de los diagnósticos para los puntos de atención

La plasmónica es un campo científico que atrapa energía en un circuito de retroalimentación llamado plasmón y la transfiere a la superficie de los nanocubos de plata. Cuando las moléculas fluorescentes se intercalan entre uno de estos nanocubos y una superficie metálica, la interacción entre sus campos electromagnéticos hace que las moléculas emitan luz mucho más vigorosamente.

Los microarrays basados en fluorescencia son herramientas de diagnóstico prometedoras debido a su alto rendimiento, pequeños requisitos de volumen de muestra y capacidades de multiplexación. Sin embargo, su baja producción de fluorescencia ha limitado su implementación para aplicaciones de diagnóstico in vitro en entornos de puntos de atención (POC).

Los ingenieros biomédicos y sus colegas de la Universidad de Duke (Durham, NC, EUA), construyeron su plataforma de diagnóstico súper sensible llamada Ensayo D4 sobre una delgada película de oro, el yin preferido del yang del nanocubo de plata plasmónica. La plataforma comienza con una capa delgada de recubrimiento de cepillo de polímero, que evita que cualquier cosa se adhiera a la superficie dorada que los científicos no quieren pegar allí. Luego usan una impresora de inyección de tinta para unir dos grupos de moléculas diseñadas para engancharse al biomarcador que la prueba trata de detectar. Un conjunto está unido permanentemente a la superficie dorada y atrapa una parte del biomarcador. El otro se lava de la superficie una vez que comienza la prueba, se adhiere a otra pieza del biomarcador y parpadea para indicar que ha encontrado su objetivo.

Mediante la integración de un microarray de inmunoensayo tipo sándwich dentro de una cavidad de nanogap plasmónica, los bioingenieros demostraron una fluorescencia fuertemente mejorada que es crítica para la lectura por detectores POC de bajo costo. El inmunoensayo consiste en anticuerpos impresos por inyección de tinta en un cepillo de polímero que se cultiva en una película de oro. Los nanocubos de plata sintetizados coloidalmente se colocan en la parte superior e interactúan con la película de oro subyacente creando mejoras altas en el campo electromagnético local. Al variar el grosor del cepillo de 5 a 20 nm, se observa un aumento de hasta 151 veces en la fluorescencia y una mejora de 14 veces en el límite de detección para el biomarcador cardíaco, el péptido natriurético (BNP) de tipo B, en comparación con el ensayo no mejorado, allanando el camino para una nueva generación de diagnósticos clínicos de POC.

Maiken H. Mikkelsen, PhD, profesor asistente y autor principal del estudio, dijo: “Uno de los grandes desafíos en las pruebas de punto de atención es la capacidad de leer los resultados, que generalmente requieren detectores muy caros. Ese es un obstáculo importante para tener pruebas desechables que permitan a los pacientes hacer el seguimiento de enfermedades crónicas en el hogar o para usar en entornos de bajos recursos. Vemos esta tecnología, no solo como una forma de sortear ese cuello de botella, sino también como una forma de mejorar la exactitud y el umbral de estos dispositivos de diagnóstico”. El estudio fue publicado el 5 de mayo de 2020 en la revista Nano Letters.

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Universidad de Duke