(Phys.org) —Quando se trata de nanomedicina, menor é - surpreendentemente - nem sempre melhor.

Os pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da UCLA Henry Samueli determinaram que o tamanho diminuto dos biossensores baseados em nanofios - que os profissionais de saúde usam para detectar proteínas que marcam o início da insuficiência cardíaca, câncer e outros riscos à saúde - não é o que os torna mais sensíveis do que outros dispositivos de diagnóstico. Em vez, o que mais importa é a interação entre os íons carregados na amostra biológica que está sendo testada e as proteínas carregadas capturadas na superfície dos sensores.

A descoberta contesta anos de sabedoria convencional de que um biossensor pode se tornar mais sensível simplesmente reduzindo o diâmetro dos nanofios que compõem o dispositivo. Essa suposição conduziu centenas de esforços de pesquisa e desenvolvimento caros no campo da nanomedicina - em que pequenos materiais e dispositivos são usados ​​para detectar, diagnosticar e tratar doenças.

A pesquisa sugere novas direções para projetar biossensores para melhorar sua sensibilidade e torná-los mais práticos para os médicos - e, eventualmente, os próprios pacientes - para usar.

"Esta é a primeira vez que a compreensão de por que funciona o biossensor de nanofios foi desafiada, "disse Chi On Chui, um professor associado de engenharia elétrica e bioengenharia da UCLA, cujo laboratório realizou a pesquisa. “A vantagem não vem do fato de os fios serem em nanoescala, mas sim como sua geometria reduz a capacidade dos íons de inibir a detecção de proteínas. Esta pesquisa pode ser um passo em direção ao desenvolvimento sofisticado, dispositivos econômicos e portáteis para detectar com precisão uma variedade de doenças. "

A pesquisa foi publicada em 25 de março no Proceedings of the National Academy of Sciences .

Biossensores nanowire são, em essência, transistores eletrônicos com diâmetro menor que a largura de um único glóbulo vermelho. Quando eles são expostos a uma amostra de sangue ou outro fluido corporal, as proteínas carregadas específicas que estão sendo testadas são capturadas nas superfícies dos nanofios. A carga das proteínas capturadas altera a taxa da corrente elétrica que flui através do transistor de nanofio. Ao monitorar a corrente elétrica, os pesquisadores podem quantificar a concentração de proteínas na amostra, o que pode dar a eles uma indicação da saúde do coração, diabetes e uma série de outras condições médicas.

Um desafio para o uso prático da tecnologia é que além das proteínas carregadas, muitos fluidos fisiológicos contêm uma grande concentração de íons carregados, como sódio, potássio e cloreto. Esses íons envolvem as proteínas e mascaram a carga da proteína, o que impede o sensor de detectar as proteínas.

Pesquisadores em laboratórios podem contornar esse problema. Mas os médicos que realizam exames em seus pacientes ou que monitoram sua própria saúde em casa não podem fazer isso sem a ajuda de um técnico. Isso tem dificultado a adoção da tecnologia.

A pesquisa da UCLA aumenta a compreensão da eficiência dos nanofios de várias maneiras. Primeiro, isso prova que o pequeno tamanho dos nanofios não é inerentemente responsável pelo fato de eles superarem seus equivalentes planares.

Segundo, ele demonstra que a melhoria no desempenho resulta do fato de que a triagem iônica é reduzida em espaços apertados - como os cantos entre um nanofio e a base em que ele se senta - porque os íons têm dificuldade em se aproximar das proteínas ali. Este efeito de canto existe na maioria das estruturas de biossensor, sejam eles em nanoescala ou não; mas o efeito se torna mais importante em nanoescala.

A pesquisa também mostra que, em geral, dispositivos com superfícies côncavas funcionam com mais eficiência do que aqueles com superfícies convexas.

"Minha esperança é que os pesquisadores possam usar esse conhecimento para fazer duas coisas, "disse Kaveh Shoorideh, o aluno de graduação em Engenharia da UCLA que é o primeiro autor da pesquisa. "Primeiro, para fazer biossensores sensíveis sem recorrer a nanofios caros, e em segundo lugar, para encontrar maneiras de reduzir a triagem iônica sem a necessidade de um técnico. "