Nanotubos de carbono ayudan a construir sensores precisos para monitoreo continuo de la salud

Sin embargo, es necesario desarrollar materiales para sensores más precisos y sensibles que detecten concentraciones más bajas de ciertas sustancias. Por ejemplo, las hormonas femeninas están presentes en el cuerpo en concentraciones millones de veces inferiores a la glucosa. Para estudiar eficazmente las fluctuaciones hormonales, se requieren sensores de alta sensibilidad, lo que exige una mejora significativa en la precisión de los biosensores. En un nuevo estudio, investigadores han desarrollado nanomateriales que podrían contribuir a la creación de sensores más precisos para futuras aplicaciones sanitarias. Estos avances podrían conducir a la monitorización continua de la salud, gracias a los nanotubos de carbono.

Investigadores de la Universidad de Turku (Turku, Finlandia) han creado con éxito sensores utilizando nanotubos de carbono de pared simple, ideales para estas aplicaciones. Los nanotubos de carbono de pared simple están hechos de una sola capa atómica de grafeno. Hasta ahora, un desafío importante en el desarrollo de estos materiales ha sido que el proceso de fabricación de nanotubos produce una mezcla de nanotubos conductores y semiconductores, que varían en quiralidad (la forma en que la lámina de grafeno se enrolla en la forma cilíndrica del nanotubo). Las propiedades eléctricas y químicas de los nanotubos dependen en gran medida de su quiralidad. El equipo de investigación desarrolló métodos para separar nanotubos con diferentes quiralidades y, en este estudio, lograron distinguir con éxito entre dos nanotubos con quiralidades similares, a la vez que identificaron sus propiedades electroquímicas típicas.

Al purificar y separar los nanotubos de carbono, los investigadores pudieron probar sus diferencias como materiales para sensores. Aunque los nanotubos se usan típicamente en sensores híbridos cuando se combinan con otros surfactantes, el estudio actual se centró en sensores hechos completamente de nanotubos. Además, los investigadores obtuvieron un control preciso sobre la concentración de nanotubos, lo que les permitió comparar las propiedades de diferentes quiralidades. Un hallazgo clave fue que un tipo de nanotubo (6,5) fue más eficiente que el otro (6,6) en la adsorción de dopamina. La adsorción, que se refiere a la capacidad de un material para unir átomos o moléculas a su superficie, es especialmente crucial cuando las concentraciones de las sustancias que se miden son muy bajas. Los resultados del estudio son los primeros en demostrar que la respuesta electroquímica del sensor está influenciada por la quiralidad. En futuras investigaciones, se podrían emplear modelos computacionales para determinar la quiralidad óptima para medir cada molécula.

"El resultado es significativo porque al poder controlar con precisión las propiedades de los nanotubos de carbono podemos ajustar la capacidad del material del sensor para detectar cambios en sustancias específicas", dijo la investigadora de doctorado Ju-Yeon Seo.

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Universidad de Turku