Nanobiosensores ópticos
La nanobiotecnología es la rama de la nanotecnología que se perfila como la de mayor impacto en un futuro próximo debido a sus importantes aplicaciones, especialmente, en el diagnostico de enfermedades y terapéuticas. Mucha culpa de ello la tiene los nanobiosensores, dispositivos capaces de detectar en tiempo real y con una alta sensibilidad y selectividad agentes químicos y biológicos, esto unido a su tamaño nanoscópico permitirían ser introducidos fácilmente en el interior del cuerpo humano.
Los nanobiosensores son los basados en propiedades ópticas y nos centraremos en dos fenómenos concretos. El primero es la modulación del campo evanescente y el segundo es el fenómeno de resonancia de plasmón.
El grupo de Biosensores del Instituto de Microtecnología de Madrid ha creado un nanobiosensor fotónico llamado de onda evanescente, mostrado de forma esquemática en la figura. Este hace uso de la forma particular en que las guías de ondas transmiten la luz: esta transmisión tiene lugar en condiciones de reflexión total interna y en cada reflexión, una componente de la luz, denominada onda evanescente, se propaga en el medio que envuelve a la guía. La longitud de penetración de la onda evanescente está comprendida entre 50nm y 300nm y ofrece una oportunidad única para medir cualquier reacción bioquímica que tenga lugar en su interior. El biosensor detecta de forma interferométrica el cambio inducido en las propiedades de la luz como consecuencia de la interacción biomolecular en la zona evanescente. Con este sensor es posible evaluar concentraciones de proteínas a nivel picomolar o variaciones de una única base en el ADN en tan solo unos minutos.
Basándose en el fenómeno de resonancia de plasmón un equipo del CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) y del ICFO (Instituto de Ciencias Fotónicas) ha desarrollado un biosensor usando nanopartículas para detectar el uso de hormonas ilegales. El fenómeno antes mencionado aparece cuando un haz de luz incide sobre nanopartículas de metales nobles, como oro y plata, y se produce una oscilación colectiva de los electrones, lo que se traduce en la emisión de luz por parte de las nanopartículas en una determinada zona del espectro visible con un pico a una determinada longitud de onda. La unión de diferentes biomoléculas a las nanopartículas implicará un cambio en las propiedades de las nanopartículas, lo que a su vez se reflejará en el cambio de la luz emitida. Este nanobiosensor tiene aplicaciones en el campo de la agroalimentaria, medicina y el control antidopaje.
Estos tipos de nanobiosensores fotónicos son el objetivo del proyecto MICROSERES (MICROsistemas ópticos SEnsoRES) financiado por la Comunidad de Madrid.
Tags: control antidopaje, diagnóstico de enfermedades, guías de onda, MICROSERES, nanobiosensores, nanobiosensores ópticos, nanobiotecnología, plasmón
Sindicación
2007-10-24 a las 5.55 pm
Los biosensores ordinarios suelen emplear como método de detección el campo eléctrico evanescente que escapa de guías de onda con características ópticas bien conocidas tales como la resonancia de plasmón superficial. La desventaja que presentan estos dispositivos es que precisan de dimensiones del orden de los milímetros con el fin de lograr límites de detección de concentración en superficie del orden del picógramo por milímetro cuadrado.
El proyecto SABIO (“ultrahigh sensitivity Slot-wAveguide BIOsensor on a highly integrated chip for simultaneous diagnosis of multiple diseases”), en el que participa la Universidad Politécnica de Valencia, persigue la consecución de un sistema nanométrico integrable en un chip.
El dispositivo posee una cavidad de tamaño nanométrico en la que la luz, confinada con una alta intensidad, es guiada a través del fluido objeto del estudio, puediendo extraerse información sobre sus propiedades o las interacciones entre las moléculas presentes. El menor tamaño del dispositivo permite disminuir el límite de detección de concentración en superficie.
La posibilidad de integrar el sensor permitiría además realizar análisis en paralelo de varios parámetros, con lo que aumentaría la fiabilidad del resultado. Se pretende implementar un modelo de prueba final consistente en un biochip compacto y probarlo con muestras clínicas para detectar virus de importantes enfermedades tales como hepatitis, cáncer de hígado y citomegalovirus.
http://www.ntc.upv.es/
http://www.ist-sabio.org/introduction.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Biosensor
2008-04-01 a las 12.15 pm
Pero no sólo existen este tipo de nanobiosensores: un equipo de investigadores del INRA (Instituto francés de investigación agronómica) y del consorcio europeo en el marco del proyecto europeo SPOT NOSED ha conseguido crear narices electrónicas de última generación con aplicaciones múltiples como seguridad alimentaria y control de calidad, diagnostico médico, detección de explosivos, etc.
Se basan en las propiedades eléctricas de las proteínas situadas en los receptores olfativos de los mamíferos. Para ello reproducen en un sistema artificial las reacciones físicas que se producen en los animales cuando detectan un olor. Células de levadura han producido estas proteínas que posteriormente han sido introducidas en nanovesículas entre dos nanoeletrodos: así se obtiene un nanobiosensor.
Cuando una molécula con olor se fija a un receptor olfativo, éste cambia de conformación y una modificación de las propiedades impedanciamétricas de la proteína son registradas por los nanoelectrodos. Las pruebas han demostrado que los nanobiosensores reaccionan ante una muy pequeña muestra de material aromático con un alto grado de precisión. Pueden pues detectar olor a unas cantidades imperceptibles para el ser humano.
Los campos de aplicación son amplios y esperanzadores y su único límite son nuestra imaginación, lo que nos impulsa a augurar un gran futuro a este tipo de nanodispositivos.
http://www.inra.fr/les_partenariats/collaborations_et_partenaires/entreprises/en_direct_des_labos/les_nanobiosenseurs_derniers_nez_des_nanotechnologies
http://www.techniques-ingenieur.fr/dossier/nez_electroniques_de_derniere_generation_les_nanobiosenseurs/RE87?jsessionid=ED45C616F089551FDAEB6BD952AA047E&resourceName=true
http://www.le-mag.fr/actualites-agricoles/articles/Dossier/Des-Puces-Renifleuses-696-7-1.html