UNAM desarrolla biosensores ópticos con nanomateriales

UNAM desarrolla biosensores ópticos con nanomateriales
Por Fernando Guzmán en la Gaceta de la UNAM Núm. 4, 740

Investigadores de la UNAM estudian nanomateriales para crear biosensores ópticos de alta precisión y especificidad que posibiliten la detección de compuestos biológicos, los que ayudarían a dar un diagnóstico temprano de padecimientos como cáncer y diabetes.

Con ese objetivo, Beatriz de la Mora Mojica, del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET), mediante una cátedra Conacyt, sintetiza y caracteriza materiales que permiten localizar moléculas orgánicas de interés biomédico como proteínas, insulina y silimarina, un antioxidante y antiinflamatorio que se extrae de una planta conocida como cardo mariano, tiene un efecto protector en el desarrollo del Mal de Parkinson y se usa en la medicina tradicional china para curar afecciones hepáticas.

En colaboración con los doctores Mayo Villagrán, José Saniger, Citlali Sánchez Aké y Crescencio García, del CCADET; Tupak García, de la Universidad Autónoma de la Ciudad de México, y Alejandro Reyes Esqueda, del Instituto de Física de la UNAM, De la Mora Mojica trabaja en la elaboración de tres tipos de biosensores ópticos.

Económicos

Las microprobetas, que son orificios micrométricos formados por depósitos de películas muy delgadas de oro, se rellenan con nanopartículas metálicas coloidales que detectan diferentes sustancias, de preferencia orgánicas, y tienen un espectro de absorción característico que se modifica cuando hay un cambio de índice de refracción en el medio en que se encuentran que permite ubicar, con gran precisión, la presencia de alguna molécula de interés.

“La meta es crear bionsensores de alta sensibilidad y especificidad, una de cuyas propiedades ópticas, como su color o su absorción, cambie sólo ante un estímulo específico. Un ejemplo de una de sus potenciales aplicaciones es en la investigación de patologías como el cáncer, en la que se requiere que detecten cantidades pequeñísimas de un tipo específico de proteína que, se sospecha, está relacionada con el desarrollo de algún tipo de tumor maligno”, apuntó De la Mora Mojica.

Además, se busca que compitan en precio con los más utilizados en la actualidad, como la prueba de Elisa (para determinar la presencia del VIH o Virus de Inmunodeficiencia Humana, causante del sida) y los de inmunohistoquímica (para el cáncer de mama).

Mediante métodos químicos y electroquímicos, la pulverización catódica y la ablación láser, la universitaira y sus colaboradores sintetizan materiales nanométricos y caracterizan sus propiedades ópticas con el propósito de establecer cuál es el más apropiado para ubicar moléculas orgánicas específicas.

Ellos esperan probar las microprobetas con arreglos nanométricos de oro, las nanopartículas metálicas coloidales y los cristales fotónicos de silicio poroso para decidir cuál de estos biosensores ópticos se puede modificar con miras a mejorar su respuesta.

Las pruebas se realizarán en colaboración con la doctora Anahí Chavarría, de la Facultad de Medicina, quien estudia en un modelo animal el efecto protector de la silimarina en el desarrollo del Mal de Parkinson; “no cura esta enfermedad, pero sí detiene sus síntomas, según evidencia experimental en ratones a los que se ha inyectado dicha sustancia”, aclaró.

Con los biosensores ópticos creados en el CCADET –que eventualmente podrían ser usados en institutos de salud y de investigación biomédica– se intentará descubrir cómo los ratones metabolizan la silimarina, qué camino sigue esta sustancia en la citada afección, dónde se pega y por qué funciona de manera protectora.

Fabricación en serie

De los tres tipos de biosensores ópticos, los más fáciles de fabricar en serie son las microprobetas con arreglos nanométricos de oro. Las nanopartículas metálicas coloidales también lo son, relativamente. En cambio, la producción a gran escala de los cristales fotónicos de silicio poroso implicaría medidas de seguridad más rigurosas, pues en ella se utilizaría ácido fluorhídrico, que es muy corrosivo.

“Estos últimos igualmente pueden servir como espejos secundarios para concentrar rayos solares, porque son muy reflectivos y selectivos. Tienen, además, una gran área superficial, lo que los hace atractivos para aplicaciones de almacenamiento de energía”, señaló De la Mora.

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