Investigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado un transistor que puede multiplicar por 1.000 la señal creada por sensores electroquímicos. El avance puede permitir el desarrollo de sensores implantables altamente sensibles que puedan medir pequeños cambios en las señales electroquímicas del cuerpo. Esto podría permitir a los médicos monitorear las respuestas de los tejidos casi en tiempo real, en lugar de analizar una muestra de sangre en equipos de laboratorio voluminosos y costosos y obtener los resultados horas o incluso días después. Esta tecnología podría usarse para monitorear la curación de heridas, por ejemplo, permitiendo a los médicos observar de cerca las señales que revelan los procesos de curación o el desarrollo de una infección.
Los biosensores se están desarrollando rápidamente y nuevas técnicas para detectar biomarcadores esquivos o rastrear las sutilezas de los procesos biológicos en el cuerpo están en constante evolución. Sin embargo, un desafío difícil ha sido la señal increíblemente baja de dichos sensores, lo que dificulta monitorear los procesos en tiempo real con dispositivos implantados. En cambio, gran parte del trabajo de diagnóstico implica tomar una muestra de sangre o una biopsia y luego completar arduos procedimientos de laboratorio con equipos voluminosos.
"Si pudiéramos medir de manera confiable las señales bioquímicas en el cuerpo, podríamos incorporar esos sensores en tecnologías portátiles o implantes que ocupan poco espacio, son menos pesados y no requieren dispositivos electrónicos costosos", dijo Jonathan Rivnay, uno de los desarrolladores del nuevo tecnología. “Pero extraer señales de alta calidad sigue siendo un desafío. Con energía y espacio limitados dentro del cuerpo, es necesario encontrar formas de amplificar esas señales”.
Hasta ahora, los investigadores han incorporado su transistor amplificador de señal en un sensor electroquímico basado en aptámeros. Los aptámeros son hebras individuales de ADN que pueden unirse a moléculas diana en el cuerpo. Una vez que se unen, cambian de forma, afectando la señal electroquímica del sensor del que forman parte. Sin embargo, hasta la fecha, estos sensores producen una señal débil que puede verse fácilmente distorsionada por el ruido en los datos.
Para solucionar este problema, los investigadores desarrollaron este transistor que puede aumentar drásticamente la señal. El sistema también incluye un electrodo de referencia de película delgada que ayuda a estabilizar la señal. "Este enfoque es ampliamente aplicable y no tiene un caso de uso específico", afirmó Rivnay. "La gran visión es implementar nuestro concepto en biosensores implantables o dispositivos portátiles que puedan detectar un problema y luego responder".
Estudio en Nature Communications : transistores electroquímicos orgánicos como amplificadores de señal in situ para detección basada en aptámeros electroquímicos