Sensor piezoeléctrico detecta toxinas y ciertos cánceres

Un sensor pequeño podría ayudarles a los médicos en el laboratorio y el campo a detectar rápidamente toxinas, bacterias e indicadores de algunos cánceres a partir de pequeñas muestras de sangre u orina.

La tecnología de sensores en voladizo detecta cantidades minúsculas usando un método que es similar a un trampolín que rebota con los movimientos de un saltador. El voladizo en esta aplicación vibra a una frecuencia más alta cuando el saltador salta y su masa es retirada. A la inversa, la frecuencia de vibración de un voladizo disminuiría cuando el peso se añade al mismo. La medición de la diferencia entre la frecuencia de las vibraciones libres de masa y con masa permite a los científicos detectar las células o el ADN, en las muestras.

Científicos de la Universidad de Drexel (Filadelfia, PA, EUA; www.drexel.edu) están en proceso de perfeccionar la tecnología de sensores que han desarrollado para medir muestras a nivel celular en un método exacto para la rápida detección de trazas de ADN en muestras líquidas.

El investigador principal, el Dr. Raj Mutharasan, profesor en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Drexel explicó que la aplicación, del grupo, del zirconato titanato de plomo (PZT) a la tecnología actual de sensores de voladizos piezoeléctricos-excitados ha creado una forma de realizar pruebas más sensibles y oportunas para el ADN. Esta prueba de ADN permitirá la identificación rápida de las células y bacterias peligrosas.

“Yo comparo esta nueva tecnología con las autoridades tratando de atrapar a un criminal usando huellas dactilares latentes en lugar de una ficha policial”, dijo Mutharasan. “Es más precisa, selectiva y sensible. Con el sensor PZT podemos detectar potencialmente el ADN derivado de un número mucho menor de patógenos, y en un período mucho más corto de tiempo que con los métodos actuales”.

Puesto que los sensores PZT son completamente controlables, el grupo del Dr. Mutharasan ha descubierto modos de vibración de un orden superior en ciertos diseños que son sensibles a los cambios muy pequeños de masa, del orden de una milmillonésima parte de un microgramo, en muestras líquidas. “Esta alta sensibilidad nos permite medir las moléculas biológicas con una sensibilidad un millón de veces mayor de lo que actualmente es factible”, dijo el Dr. Mutharasan.

La ventaja del sensor en voladizo es que se puede desenrollar el ADN de doble cadena haciendo vibrar el sensor a la frecuencia apropiada. Este paso esencial para la replicación puede reducir el tiempo de un proceso de detección típico, que podría tardar varias horas, a menos de una hora.

El detector PZT permite el análisis de muestras en líquidos y a temperatura ambiente. Por lo tanto, los científicos pueden predecir aplicaciones para detectar la contaminación de los alimentos y el agua, así como el uso en el campo de la medicina.

Ya, el sensor PZT se ha logrado detectar los indicadores de ADN para el cáncer de próstata en muestras de orina, los genes productores de toxina de la Escherichia coli patógena e identificar un gen causante de la malaria por Plasmodium falciparum en muestras de sangre del paciente.

La tecnología todavía está a tres a cinco años de estar disponible comercialmente para fines médicos y ambientales, según el Dr. Mutharasan.

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Drexel University