Sensor detecta partículas individuales en muestra de sangre

Se desarrolló un nuevo sensor de nanopartículas para detectar partículas en muestras de sangre que incluyen concentraciones bajas de proteínas y ácidos nucleicos.

El sensor comprende una membrana delgada de silicio. Esta se perfora con cientos de orificios pequeños ordenados en un patrón regular. La estructura se conoce como un cristal fotónico. Una de las propiedades del cristal es que amplifica partes del espectro de luz.

Cuando se buscan las partículas en las muestras de sangre, el cristal fotónico se ilumina desde atrás. De esta manera, se intensifica la luz en la membrana. El cristal es resistente a la luz: toda la luz es reflejada y nada pasa a través. Visto de atrás, por lo tanto, el cristal se ve como el cielo nocturno. Sin embargo, cada partícula que se captura, queda atrapado en un agujero en la membrana y permite que algo de luz se filtre dándole el aspecto de una estrella en el cielo.

Sintef (Trondheim, Noruega) inició el proyecto conjunto con la Universidad de Stanford (Stanford, CA, EUA) y la Universidad de Oslo (UIO; Noruega). El objetivo fue construir un sensor que podría mejorar la sensibilidad un millón de veces, haciendo posible detectar partículas individuales en la sangre, incluyendo proteínas a concentraciones extremadamente bajas, así como moléculas de ADN y ácido ribonucleico (ARN). El resultado es un sensor de nanopartículas nuevo, desarrollado en MiNaLab en Oslo.

En la actualidad, los laboratorios médicos miden las proteínas para detectar desequilibrios en el cuerpo que se producen cuando hay una infección. El nuevo sensor puede llevar estos análisis mucho más lejos. Los químicos están tratando de unir receptores a la pared de cada una de las perforaciones de la membrana (biofuncionalización). Cuando la sangre es bombeada a través, los receptores atrapan moléculas muy específicas, en función de lo que los científicos están buscando. Debido a que el sensor/membrana tiene múltiples perforaciones, pueden especificar una amplia variedad de proteínas diferentes. De ese modo será posible detectar enfermedades tales como el cáncer de próstata y de ovario en sus primeras etapas.

El trabajo sobre los biosensores se enfrenta a dos retos. El primero es hacer que los sensores sean lo suficientemente sensibles. El segundo es asegurar que lo que miden es lo que se pretende medir. Los sensores deben ser capaces de diferenciar entre dos partículas, y seleccionar sólo aquellas partículas que se han especificado. Los científicos de Sintef han mejorado la sensibilidad de su sensor un millón de veces en comparación con los sensores corrientes. Ahora pueden medir partículas de hasta 20 nanómetros.

“Muchas proteínas relevantes para el diagnóstico están en este rango de tamaño, pero muchas otras son aún más pequeñas. Actualmente podemos detectar moléculas individuales de las proteínas más grandes. También podemos detectar moléculas de proteína más pequeñas, pero no de forma individual, es decir, necesitamos más moléculas de proteína antes de que podamos detectarlas con nuestro sensor. Sin embargo, el objetivo es perfeccionar la arquitectura del sensor, de modo, que en el largo plazo, también será capaz de detectar moléculas individuales de incluso las proteínas más pequeñas”, dijo Michal Mielnik de Sintef ICT.

Enlace relacionados:

Sintef
Stanford University

University of Oslo