Investigadores de la Universidad de Osaka han inventado un nuevo biosensor basado en grafeno, para detectar bacterias como las que atacan el revestimiento del estómago y que se han relacionado con el cáncer de estómago. Cuando las bacterias interactúan con el biosensor, se activan las reacciones químicas que son detectadas por el grafeno. Para permitir la detección de los productos de reacción química, los investigadores utilizaron los microfluidos para contener las bacterias en pequeñas gotas que están cerca de la superficie del sensor.
Para que las bacterias se peguen, los investigadores cubrieron el grafeno con anticuerpos, que es una forma común de anclar las bacterias a las superficies del biosensor. Aunque los anticuerpos son pequeños, en la escala atómica y comparados con la capa delgada de grafeno, son bastante voluminosos y un poco grandes. Mientras que las bacterias interactúan con los anticuerpos en su superficie bloquean la señal. Este bloqueo de señal se conoce como detección de Debye.
Para superar el bloqueo de la señal y la limitación de detección, los investigadores decidieron monitorear las reacciones químicas que realizan las bacterias en presencia de ciertos químicos, que agregaron a la pequeña gota de agua. Los productos químicos producidos en las reacciones son mucho más pequeños que los anticuerpos y pueden deslizarse entre ellos fácilmente y alcanzar la superficie del grafeno. Al analizar las bacterias en las gotitas que se generan a través de los microfluidos, las bacterias y sus productos de reacción se pueden mantener cerca de la superficie del grafeno y la concentración de los productos de reacción se puede controlar.
«Nuestro biosensor permite la detección altamente sensible y cuantitativa de bacterias que causan úlceras estomacales y cáncer de estómago al limitar su reacción en un microvolumen bien definido«, dice la coautora del estudio Kazuhiko Matsumoto.
La superficie de detección de grafeno es capaz de retroalimentar las señales eléctricas que dependen de la cantidad de producto de reacción presente en la microgotas y la rapidez con la que se acumula. Estas señales se pueden usar para calcular el número de bacterias que están presentes en la gota. El grafeno se configura en un transistor de efecto de campo o estructura FET, la función es aumentar las señales de detección eléctrica de la superficie de detección de grafeno.
«Nuestro biosensor es esencialmente un mini laboratorio en un FET de grafeno. Este sensor demuestra cómo los materiales bidimensionales, como el grafeno, se están acercando a la aplicación en aplicaciones médicas y de atención de la salud«, dice el primer autor Takao Ono.
Los resultados de este estudio se pueden utilizar para hacer una nueva serie de biosensores de laboratorio en un grafeno-FET para detectar diferentes bacterias. La detección de pequeñas concentraciones de bacterias podría lograrse en menos de 30 minutos, este trabajo representa la posibilidad de diagnósticos más rápidos para bacterias dañinas en el futuro.
Via: https://www.sciencetimes.com/articles/22914/20190622/using-graphene-and-tiny-droplets-to-detect-stomach-cancer-causing-bacteria.htm
