[ad_1]
(noticias nanowerk) Los desafíos de larga data en la investigación biomédica, como monitorear la química cerebral y rastrear la propagación de drogas por todo el cuerpo, requieren sensores mucho más pequeños y precisos. Un nuevo sensor a nanoescala supera con creces las tecnologías estándar al monitorear áreas 1.000 veces más pequeñas y rastrear cambios sutiles en el contenido químico del tejido biológico con una resolución inferior a un segundo.
El dispositivo nanosensor, desarrollado por investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, se basa en silicio y utiliza técnicas desarrolladas para la fabricación de microelectrónica. El pequeño tamaño del dispositivo permite recolectar contenido químico con casi un 100 por ciento de eficiencia de regiones de tejido altamente localizadas en una fracción de segundo. Las capacidades de esta nueva máquina de nanodiálisis se informan en la revista ACS Nano (“Muestreo químico altamente localizado con resolución temporal inferior a un segundo habilitado con una plataforma de nanodiálisis de silicio a flujos extremadamente lentos”).
«Con nuestra máquina de nanodiálisis, estamos tomando una técnica establecida y llevándola a un nuevo extremo, haciendo que los problemas de investigación biomédica que antes eran imposibles ahora sean completamente factibles», dijo Yurii Vlasov, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la U de I. Co-liderazgo del estudio. «Además, como nuestros dispositivos están fabricados en silicio utilizando técnicas de fabricación microelectrónica, pueden fabricarse e implementarse a gran escala».
De la microdiálisis a la nanodiálisis
La nanodiálisis se basa en una técnica llamada microdiálisis, en la que se inserta una sonda con una fina membrana en el tejido biológico. Los productos químicos pasan a través de la membrana hacia un líquido que se bombea para su análisis. La capacidad de recolectar muestras de tejido directamente ha tenido un gran impacto en áreas como la neurociencia, la farmacología y la dermatología.
Sin embargo, la microdiálisis convencional tiene sus limitaciones. Las sondas toman muestras en un área de unos pocos milímetros cuadrados, por lo que sólo pueden medir la composición promedio en áreas relativamente grandes del tejido. El gran tamaño también provoca algunos daños en el tejido al insertar la sonda, lo que podría distorsionar los resultados del análisis. Finalmente, el líquido bombeado a través de la sonda fluye a una velocidad comparativamente alta, lo que afecta la eficiencia y precisión con la que se pueden leer las concentraciones químicas.
«Muchos problemas de la microdiálisis tradicional se pueden resolver utilizando un dispositivo mucho más pequeño», afirmó Vlasov. «Hacerse más pequeño con la nanodiálisis significa más precisión, menos daño por la colocación del tejido, mapeo químico del tejido con mayor resolución espacial y un tiempo de lectura mucho más rápido que permite una imagen más detallada de los cambios en la química del tejido».
Lento pero seguro
La característica más importante de la nanodiálisis es el flujo extremadamente lento del líquido bombeado a través de la sonda. Al tener un caudal 1.000 veces más lento que la microdiálisis tradicional, el dispositivo captura la composición química del tejido muestreado en un área 1.000 veces más pequeña que las técnicas tradicionales, manteniendo al mismo tiempo una eficiencia del 100 por ciento.
«Al reducir drásticamente el caudal, las sustancias químicas que se difunden en la sonda se pueden adaptar a las concentraciones fuera del tejido», explicó Vlasov. “Imagínese agregar tinte a un tubo de agua corriente. Si el flujo es demasiado rápido, el tinte se diluirá a concentraciones difíciles de detectar. Para evitar la dilución, es necesario bajar el nivel del agua casi por completo”.
Fabricación y producción de silicio.
Las máquinas de microdiálisis estándar constan de sondas de vidrio y membranas de polímero, lo que las hace difíciles de miniaturizar. Para construir dispositivos adecuados para la nanodiálisis, los investigadores utilizaron técnicas desarrolladas para la fabricación de chips electrónicos para crear un dispositivo basado en silicio.
“La tecnología del silicio no sólo nos permite hacernos más pequeños, sino que también abarata los dispositivos”, afirmó Vlasov. «Al invertir tiempo y esfuerzo en desarrollar un proceso de fabricación para construir nuestros nanodispositivos en silicio, ahora es muy fácil producirlos a escala industrial a un costo increíblemente bajo».
[ad_2]