El sensor combina dos componentes clave: un nanocanal sensible y moléculas de ADN altamente específicas unidas a la superficie del canal.
Según los grupos de investigación, el método es tan preciso como las pruebas de PCR, pero más sencillo y rápido proporcionando resultados en menos de dos horas.
La tecnología para la fabricación de membranas con nanoporos individuales se ha desarrollado durante muchos años.
Las películas delgadas de polímero se irradian con un proyectil individual de iones pesados de alta energía (por ejemplo, iones de oro de 1 GeV) en el acelerador lineal UNILAC.
A medida que el ión atraviesa la película, crea un rastro de daño nanoscópico que se convierte en un nanocanal abierto mediante grabado químico.
El diámetro y la forma precisos del canal se ajustan mediante los parámetros de grabado.
Para este trabajo se fabricaron nanoporos asimétricos con una pequeña abertura de menos de 50 nanómetros.
El pequeño tamaño y la geometría específica aseguran un nivel particularmente alto de sensibilidad para los procesos de transporte a través del canal.
La selectividad del sensor se obtiene mediante un proceso de selección in vitro de fragmentos de ADN, los denominados aptámeros, que se incorporan al nanoporo.
Estos aptámeros selectivos no solo pueden reconocer el virus específico, sino que también pueden diferenciar el estado de infectividad del virus.
Los aptámeros aquí aplicados fueron desarrollados por Ana Sol Peinetti durante su trabajo como investigadora postdoctoral en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.
El Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA, CONICET-UNLP) (Argentina), combinó con éxito ambas tecnologías.
El hecho de que este método pueda distinguir los virus infecciosos de los no infecciosos es una innovación esencial, según los científicos.
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Las únicas pruebas que actualmente pueden detectar virus infecciosos son los ensayos de placa.
Requieren una preparación especial y días de incubación antes de proporcionar resultados, mientras que el nuevo sensor aptámero-nanoporo produce resultados en 30 minutos hasta dos horas y no requiere pretratamiento de la muestra.
La lectura del estado de infectividad de un virus no solo proporciona información sobre si los pacientes son contagiosos o no, sino que también ofrece una forma de averiguar si ciertas estrategias de inactivación realmente funcionan.
La tecnología de sensores de nanoporos también tiene un gran potencial más allá de la pandemia del coronavirus.
“Para detectar otros virus, hay que buscar el conjunto de moléculas que sirven como aptámeros; nuevas moléculas para nuevos virus.
Incluso pretendemos obtener aptámeros que puedan discernir entre diferentes variantes de SARS-Cov-2“, explica Peinetti.
En el artículo, los autores también demuestran la detección de adenovirus humanos infecciosos, responsables de enfermedades respiratorias transmitidas por el agua en todo el mundo.
Más allá de la detección de virus, la tecnología de nanoporos es la base de otras opciones de sensores.
Numerosos grupos de todo el mundo están desarrollando estrategias de funcionalización específicas para impartir funcionalidades selectivas a los sensores de nanoporos.
Los nanoporos en las membranas de seguimiento de iones son muy versátiles porque pueden modificarse para responder a muchos cambios externos diferentes, como la temperatura, el pH, la luz, el voltaje o la presencia de especies de iones, moléculas o fármacos específicos.
Durante los últimos años, se han desarrollado varias plataformas de sensores de nanoporos altamente sensibles en colaboración con los colegas de INIFTA.
“Nuestra visión es integrar la membrana de nanoporos funcionalizada en un dispositivo portátil para la detección y el diagnóstico de virus rápidos y eficientes”, dice Christina Trautmann, directora del Departamento de Investigación de Materiales de GSI.
Fuente: Nanowerk
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