Próxima generación: Bosque de nanocables
Dispositivo: Investigadores de la Universidad de Tel-Aviv han desarrollado un dispositivo, basado completamente en nanocables, que puede recolectar y separar proteínas específicas para su análisis en sangre u orina. La estrategia se basa en dos conjuntos de nanocables integrados en un solo chip. Primero, los anticuerpos adheridos a un “bosque” de nanocables de silicio verticales (o nanopostes) recolectan y concentran proteínas de una gota de muestra del paciente, mientras que las células y proteínas no deseadas se eliminan. Luego, las proteínas concentradas se lavan del bosque de nanocables a un conjunto de sensores de nanocables, también cubiertos con anticuerpos dirigidos a la proteína de interés, que convierten la unión de la proteína en una señal eléctrica.
En aproximadamente 10 minutos, el chip puede detectar proteínas en una concentración alta, alrededor de 0,4 micromolar. El dispositivo también se puede manipular con dos conjuntos de anticuerpos, lo que permite a los científicos detectar dos proteínas en una muestra. En un trabajo publicado el mes pasado (2 de agosto) en Nano Letters, el dispositivo’s…
Novedades: El mayor avance aquí es usar cables de silicio como pieza de recolección y detección, dijo Eric Lagally, recientemente de la Universidad de Columbia Británica, que no participó en la investigación. El trabajo anterior había realizado estos pasos por separado. El estudio actual une el trabajo realizado en nanoposts y nanocables y muestra que se pueden hacer algunos experimentos bastante elegantes, dijo Lagally.
Además de permitir la recolección y detección de proteínas de interés en un dispositivo, el chip de nanocables También incorpora el paso clave de la desalinización. Las altas concentraciones de sal interferirán con la capacidad de los nanosensores para transformar la unión de proteínas en una señal eléctrica, explicó Amy Herr, quien investiga biosensores basados en microfluidos en la Universidad de California, Berkeley, pero no participó en el proyecto. El bosque de recolección de nanocables evita este problema desalinizando la muestra a medida que concentra las proteínas, proporcionando una muy buena compatibilidad entre las diferentes funciones entre la preparación anterior y la modalidad de detección posterior, dijo Herr.
Imágenes de micrografía electrónica de barrido del bosque de nanocables. Crédito: Laboratorio Patolsky
Importancia: El uso de anticuerpos para atacar proteínas específicas hace que la estrategia sea fácilmente aplicable a una variedad de proteínas posibles. Idealmente, el uso de estos dispositivos para medir los niveles de proteína en la sangre y la orina haría que el diagnóstico de enfermedades, desde ataques al corazón (al detectar los niveles de la proteína troponina T) hasta el cáncer de próstata (al detectar el PSA), fuera rápido y fácil.
El hecho de que sea una detección electrónica también es muy bueno, señaló Herr, porque esto reduce el equipo, como pantallas de imágenes, necesario para leer la concentración de proteína de una muestra biológica. Esto simplifica la aplicación de sensores en un entorno clínico y, en teoría, hace que sea más barato y fácil de usar.
Necesita mejorar: Aunque la estrategia es prometedora, los investigadores tienen un largo camino por recorrer para averiguar el rendimiento, dijo Herr. El chip basado en bosques de nanocables aún no está listo para diagnosticar nada. Hará falta más trabajo para demostrar que el chip puede detectar proteínas en una amplia variedad de muestras humanas y detectar de manera consistente un estado de enfermedad específico, explicó Herr.
Lagally estuvo de acuerdo en que se deben superar varios obstáculos antes de que los chips estén disponibles. listo para uso diagnóstico. Actualmente, los anticuerpos están unidos a los nanocables mediante un enlace de silano débil. Es fácil unir los anticuerpos mediante enlaces de silano, dijo Lagally, pero estos enlaces también tienen tendencia a oxidarse. Los enlaces se desmoronan con el tiempo y los anticuerpos vuelven a salir de los nanopostes en el transcurso del día. Sin embargo, esto se puede remediar fácilmente mediante el uso de diferentes pasos químicos para unir covalentemente los anticuerpos, dijo.
Además, la estrategia actual para aplicar una muestra, como sangre, al chip puede limitar su capacidad. para detectar proteínas raras en pequeños volúmenes, señaló Lagally. En lugar de hacer fluir una muestra sobre el chip, los investigadores dejan caer la muestra, lo que significa que si una proteína es lo suficientemente rara, es posible que no haya suficiente en una gota para alcanzar el límite de detección del chip, dijo Lagally. Aunque el chip es capaz de dar una lectura de proteínas de alta concentración en 10 minutos, las proteínas de baja concentración tardarán mucho más en adherirse a los anticuerpos en cantidades suficientes para ser detectadas. Señaló que hacer fluir volúmenes de muestra más grandes sobre el chip podría resolver este problema.
V. Krivitsky et al., Dispositivos de preconcentración, separación y filtrado biomolecular en chip basados en bosques con nanocables de Si: los nanocables lo hacen todo, Nano Letters, doi: 10.1021/nl3021889, 2012 .
¿Interesado en leer más?
Hazte miembro de
Recibe acceso completo a más de 35 años de archivos, así como TS Digest, ediciones digitales de The Scientist, artículos destacados, ¡y mucho más!Únase gratis hoy ¿Ya es miembro?Inicie sesión aquí