Científicos de la Universidad de Massachusetts Amherst han desarrollado un biosensor basado en nanocables de proteínas creados por bacterias. Los nanocables de proteínas son muy sensibles al amoníaco, en este caso, que está presente en el aliento de los pacientes con enfermedad renal, pero es probable que sea posible crear nanocables para una gran variedad de otros biomarcadores de salud. Los investigadores modificaron genéticamente la E. Coli para crear nanocables de proteínas con mayor sensibilidad al amoníaco. Los nanocables se colocan en capas sobre una matriz de electrodos y luego, si el amoníaco se une a ellos, cambiará la señal eléctrica del biosensor, revelando la presencia de enfermedad renal o permitiendo a los médicos seguir el progreso de un paciente. Las construcciones proteicas también son biodegradables y más respetuosas con el medio ambiente que los nanocables sintéticos convencionales.
La nariz humana es un sensor increíblemente poderoso y sirvió de inspiración para este último biosensor. "La nariz humana tiene cientos de receptores, cada uno de ellos sensible a una molécula específica", dijo Jun Yao, investigador involucrado en el estudio. “Son mucho más sensibles y eficientes que cualquier dispositivo mecánico o químico que pueda diseñarse. Nos preguntamos cómo podríamos aprovechar el diseño biológico en lugar de depender de un material sintético”.
La tecnología comenzó con una bacteria llamada Geobacter sulfurreducens , que produce nanocables de proteínas conductores de electricidad. Sin embargo, estas bacterias son difíciles de cultivar y trabajar con ellas, por lo que los investigadores tomaron el gen responsable de los depósitos de proteínas y lo insertaron en E. Coli . "Lo que hemos hecho", dijo Dereck Lovley, otro investigador involucrado en el estudio, "es tomar el 'gen de nanocables', llamado pilina, de G. sulfurreducens y unirlo al ADN de Escherichia coli , una de las bacterias más extendidas en el mundo”.
Los investigadores también modificaron el gen para que ahora codifique un péptido sensible al amoníaco llamado DLESFL. "La modificación genética de los nanocables los hizo 100 veces más sensibles al amoníaco de lo que eran originalmente", dijo Yassir Lekbach, otro investigador involucrado en el proyecto. "Los nanocables producidos por microbios funcionan mucho mejor como sensores que los sensores previamente descritos fabricados con nanocables tradicionales de silicio o metal".
Curiosamente, los investigadores creen que pueden modificar estos nanocables para detectar una gran variedad de biomarcadores, lo que sugiere que algún día se podría utilizar un sensor para detectar una larga lista de enfermedades. "Es posible diseñar péptidos únicos, cada uno de los cuales se une específicamente a una molécula de interés", dijo Toshiyuki Ueki, otro investigador que participó en el estudio. "Entonces, a medida que se identifican más moléculas trazadoras emitidas por el cuerpo y que son específicas de una enfermedad en particular, podemos fabricar sensores que incorporen cientos de nanocables detectores de sustancias químicas diferentes para monitorear todo tipo de condiciones de salud".
Estudio en la revista Biosensors and Bioelectronics : Nanocables microbianos con ligandos peptídicos modificados genéticamente para fabricar de forma sostenible dispositivos sensores electrónicos