El sensor químico portátil es tan bueno como el oro
Un nuevo sensor químico Raman fabricado con hilos de oro en forma de fideos
Los investigadores crearon un sensor especial ultrafino, hilado en oro, que puede adherirse directamente a la piel sin irritación ni molestias. El sensor puede medir diferentes biomarcadores o sustancias para realizar análisis químicos en el cuerpo. Funciona mediante una técnica denominada espectroscopia Raman, en la que la luz láser dirigida al sensor cambia ligeramente en función de las sustancias químicas presentes en la piel en ese momento. El sensor puede ajustarse con precisión para que sea extremadamente sensible, y es lo suficientemente robusto para su uso práctico.
El SERS, o espectroscopia Raman mejorada en superficie, es un método para detectar la presencia de una sustancia química de forma indirecta mediante el uso de luz láser y un sensor especializado. La malla de oro proporciona una superficie ideal para realizar las mediciones, ya que no interfiere con la sustancia que se está midiendo.
©2022 Goda et al.
La tecnología vestible no es nada nuevo. Tal vez usted o alguien que conozca lleve un reloj inteligente. Muchos de ellos pueden monitorizar ciertas cuestiones de salud, como la frecuencia cardíaca, pero por el momento no pueden medir firmas químicas que podrían ser útiles para el diagnóstico médico. Además, los relojes inteligentes o los monitores médicos más especializados son relativamente voluminosos y a menudo bastante costosos. Ante estas carencias, un equipo de investigadores del Departamento de Química de la Universidad de Tokio buscó una nueva forma de detectar diversos problemas de salud y ambientales de forma no invasiva y rentable.
"Hace unos años, otro grupo de investigación de la Universidad de Tokio me dio a conocer un método fascinante para producir componentes electrónicos robustos y estirables", explica Limei Liu, profesor visitante en la época del estudio y actual profesor de la Universidad de Yangzhou (China). "Estos dispositivos están fabricados con hilos ultrafinos recubiertos de oro, por lo que pueden adherirse a la piel sin problemas, ya que el oro no reacciona ni irrita la piel de ninguna manera. Sin embargo, como sensores, se limitaban a detectar el movimiento, y nosotros buscábamos algo que pudiera detectar firmas químicas, biomarcadores y fármacos. Así que nos basamos en esta idea y creamos un sensor no invasivo que superó nuestras expectativas y nos inspiró para explorar formas de mejorar aún más su funcionalidad".
El principal componente del sensor es la fina malla de oro, ya que el oro no es reactivo, lo que significa que cuando entra en contacto con una sustancia que el equipo desea medir -por ejemplo, un posible biomarcador de enfermedad presente en el sudor- no altera químicamente esa sustancia. En cambio, como la malla de oro es tan fina, puede proporcionar una superficie sorprendentemente grande para que el biomarcador se una a ella, y aquí es donde entran en juego los demás componentes del sensor. Cuando un láser de baja potencia apunta a la malla de oro, una parte de la luz láser se absorbe y otra se refleja. De la luz reflejada, la mayor parte tiene la misma energía que la luz entrante. Sin embargo, una parte de la luz entrante pierde energía con el biomarcador u otra sustancia medible, y la discrepancia de energía entre la luz reflejada y la incidente es exclusiva de la sustancia en cuestión. Un sensor llamado espectrómetro puede utilizar esta huella energética única para identificar la sustancia. Este método de identificación química se conoce como espectroscopia Raman.
"En la actualidad, nuestros sensores tienen que estar muy bien ajustados para detectar sustancias específicas, y en el futuro queremos aumentar aún más la sensibilidad y la especificidad", explica el profesor adjunto Tinghui Xiao. "Con esto, creemos que podrían ser posibles aplicaciones como la monitorización de la glucosa, ideal para los enfermos de diabetes, o incluso la detección de virus".
"También hay potencial para que el sensor funcione con otros métodos de análisis químico además de la espectroscopia Raman, como el análisis electroquímico, pero todas estas ideas requieren mucha más investigación", dijo el profesor Keisuke Goda. "En cualquier caso, espero que esta investigación pueda dar lugar a una nueva generación de biosensores de bajo coste que puedan revolucionar el control de la salud y reducir la carga financiera de la asistencia sanitaria".
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