Biosensores para la deteccion del cáncer

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Este biosensor puede usar como recubrimiento óxido de grafeno / ADNsb (GO-ssDNA y Oro como electrodo para detectar VEGF. Además se le pueden incorporar nanopartículas de poli-L-láctico (PLLANP) para la amplificación de la señal y la detección de PSA

La operación del biosensor se realiza de la siguiente manera:

Primero se recoge el plasma de la sangre (con una alícuota de 10 ml es suficiente) y se trata con anticoagulante de heparina centrifugando el suero a 3500 rpm y 4°C.De esta muestra se recoge lo que en términos médicos se conoce como suero sanguíneo, del que queremos realizar la detección de VEGF y PSA. Una vez obtenido, éste se pone en contacto con las disoluciones de Go-ss DNA.

De este modo primero para la medición VEGF, el biosensor se lava con concentraciones de solución de VEGF incubadas previamente y entran en contacto con los anticuerpos VEGF. Estos anticuerpos interaccionan con el complejo antes descrito mediante reacciones redox y se puede medir la corriente eléctrica identificando la cantidad de VEGF.

[pic 7]

Figura 1 Detección de VEGF mediante el biosensor

Se realizará un proceso análogo una para las moléculas de PSA.

[pic 8]

Figura 2 Detección de PSA mediante el biosensor

Las moléculas de PSA entran en contacto con los anticuerpos de PSA que interaccionan con el complejo produciendo corriente eléctrica mensurable identificando la cantidad exacta de PSA.

Cabe decir que este sensor trabajara para un orden de magnitud de 0,05-100 ng / ml para VEGF y1-100 ng / ml para PSA), así como para un mayor grado de sensibilidad y selectividad que otros biosensores actualmente disponibles abriendo la puerta a diagnosis tempranas y erradicando falsos negativos que derivan en diagnósticos erróneos.

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Biosensor extremadamente sensible basado en metamateriales hiperbólicos.

Recientemente, investigadores de la universidad Case Western han desarrollado un nuevo tipo de biosensor óptico basado en metamateriales nanoestructurados que ha resultado ser un millón de veces más sensible que los mejores biosensores disponibles actualmente en el mercado siendo capaz de detectar moléculas de bajo peso molecular en disoluciones altamente diluidas. El objetivo de este dispositivo es dotar a los oncólogos de una poderosa herramienta capaz de detectar incluso una única molécula de enzima indicadora para diagnosticar diferentes tipos de tumores con una antelación desconocida hasta ahora.

Para enmarcar este estudio se hace necesario definir el concepto de metamaterial plasmónico y el efecto mensurable que se produce en este tipo de materiales.

Un metamaterial plasmónico es aquel metamaterial que es capaz de explotar los plasmones de superficie para lograr propiedades ópticas que no se perciben en la naturaleza.

Dicho de otro modo, un metamaterial es aquel material artificial que presenta propiedades electromagnéticas inusuales que son dependientes de su diseño y no de su composición. Una definición más estricta engloba a los metamateriales como aquellos materiales constituyentes en una estructura periódica cuya dimensión máxima es menor que la longitud de onda con la que va a trabajar. Una propiedad interesante que poseen los metamateriales es que pueden presentar índices de refracción negativos, característica que ha impulsado su investigación en los campos de la óptica y el electromagnetismo y muchos estudios se centran en el diseño de nuevos materiales capaces de tener un índice de refracción ajustable para la creación de superlentes con aplicaciones en el campo de la diagnosis clínica, en el que se centra el estudio de la universidad de Case Western.

En física, un plasmón es un cuanto de oscilación del plasma de la misma forma que un fotón lo es de las ondas electromagnéticas. Por lo tanto los plasmones son oscilaciones de la densidad de electrones libres, usualmente a frecuencias ópticas. Los plasmones tienen pues un importante papel en las propiedades ópticas de los metales. De hecho algunos metales como el oro, presentan transiciones electrónicas de bandas en el rango visible, por lo cual algunas longitudes de onda son absorbidas emitiendo su color característico. Los plasmones de superficie, en cambio, son aquellos plasmones que están confinados a las superficies y que forman un polaritrón cuando interactúan con la luz.

Ahora bien, los biosensores plasmónicos son capaces de detectar rápidamente interacciones biomoleculares mediante las oscilaciones de densidad de carga (plasmones de superficie) que se propagan a lo largo de la interfaz metal/dieléctrico mediante luz incidente. En las longitudes de onda visible e infrarrojo cercano el campo eléctrico asociado con estas oscilaciones es altamente sensible al cambio en el índice de refracción de su medio circundante, disminuyendo exponencialmente. Por lo tanto, los sensores plasmónicos facilitan el monitoreo en tiempo real de eventuales enlaces biomoleculares y pueden utilizarse para estudiar la naturaleza de dichas interacciones.

El sensor desarrollado por Case Western consiste en un metamaterial de dos dimensiones de nanoparticulas de oro poroso y óxido de aluminio que reporta una sensibilidad de 30.000 nm/RIU con una profundidad máxima de 50 nm a frecuencias cercanas al infrarrojo. Además, para aumentar las ventajas de los actuales biosensores plasmónicos se ha desarrollado un nuevo sensor basado en materiales hiperbólicos que muestran una extrema sensibilidad de banda ancha desde las longitudes de onda visibles hasta las cercanas al infrarrojo. Estos metamateriales hiperbólicos son metamateriales electromagnéticos inusuales que presentan dispersión hiperbólica debido a que uno de sus componentes principales tiene un signo opuesto al de los otros dos. Sus propiedades incluyen un fuerte aumento de la emisión espontánea, densidad de estados divergente, refracción negativa, biosensibilidad y efectos de superlensación mejorados. El estudio de la universidad Case Western asegura además la capacidad de estos metamateriales para funcionar a alta sensibilidad y en frecuencias visibles y cercanas al infrarrojo simultáneamente.

En la práctica, los sistemas de diagnosis actuales no pueden detectar proteínas menores de 500 Dalton, y según Strangi, el investigador principal de este proyecto, “estas proteínas suelen ser demasiado pequeñas y encontrarse en tan bajas concentraciones que hace