Os cientistas da EPFL desenvolveram novos biossensores de nanotubos usando biologia sintética, que melhora suas capacidades de detecção em biofluidos complexos, como sangue e urina. O estudo está publicado no Journal of Physical Chemistry Letters .

Biossensores são dispositivos que podem detectar moléculas biológicas no ar, agua, ou sangue. Eles são amplamente utilizados no desenvolvimento de medicamentos, diagnósticos médicos, e pesquisa biológica. A necessidade crescente de O monitoramento em tempo real de biomarcadores em doenças como diabetes está atualmente direcionando esforços para desenvolver dispositivos biossensores portáteis e eficientes.

Alguns dos biossensores ópticos mais promissores atualmente em desenvolvimento são feitos com nanotubos de carbono de parede única. A emissão de luz infravermelha próxima dos nanotubos de carbono está dentro da janela de transparência óptica de materiais biológicos. Isso significa água, sangue, e tecidos como a pele não absorvem a luz emitida, tornando esses biossensores ideais para aplicações de detecção implantáveis. Esses sensores podem, portanto, ser colocados sob a pele e o sinal óptico ainda pode ser detectado sem a necessidade de ter contatos elétricos perfurando a superfície.

Contudo, a onipresença de sais em biofluidos cria um desafio abrangente no projeto de dispositivos implantáveis. Foi demonstrado que as flutuações nas concentrações de sal que ocorrem naturalmente no corpo afetam a sensibilidade e a seletividade dos sensores ópticos baseados em nanotubos de carbono de parede única envoltos em DNA de fita simples.

Para superar alguns desses desafios, uma equipe de pesquisadores do laboratório de Ardemis Boghossianat EPFL projetou sensores óticos de nanotubos estáveis ​​usando biologia sintética. O uso de biologia sintética confere maior estabilidade aos biossensores ópticos, tornando-os mais adequados para uso em aplicações de biossensorização em fluidos complexos como sangue ou urina e até mesmo dentro do corpo humano.

"O que fizemos foi envolver os nanotubos com ácidos nucléicos 'xeno' (XNA), ou DNA sintético que pode tolerar a variação nas concentrações de sal que nossos corpos sofrem naturalmente, para entregar um sinal mais estável, "diz Ardemis Boghossian. Alice Gillen, o autor principal do artigo, liderou os esforços no estudo de como certos sais afetam a emissão óptica dos biossensores.

O estudo cobre concentrações variadas de íons dentro das faixas fisiológicas encontradas em biofluidos comuns. Ao monitorar a intensidade do sinal dos nanotubos e a mudança do comprimento de onda do sinal, os pesquisadores puderam verificar que os sensores da bioengenharia mostraram maior estabilidade em uma faixa maior de concentrações de sal do que os sensores de DNA tradicionalmente usados ​​no campo.

"Esta é realmente a primeira vez que uma abordagem de biologia sintética verdadeira está sendo usada no campo da óptica de nanotubos, "diz Boghossian." Acreditamos que esses resultados são encorajadores para o desenvolvimento da próxima geração de biossensores ópticos que são mais promissores para aplicações de detecção implantáveis, como monitoramento contínuo. "