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Litografía con enzimas: un nuevo método paraobtener superficies biosensoras microestructuradas

Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) han desarrollado un método para producir motivos geométricos de tamaño micrométrico constituidos por enzimas sobre superficies de oro, los cuales serán utilizados como nuevos transductores para el desarrollo de biosensores electroquímicos.

Etapas de la impresión con enzimas por microcontacto. 1) se deja caer un polímero flexible sobre molde de silicio; 2) una vez seco, se despega y se pone en contacto por cierto tiempo con una disolución de las moléculas que van a ser transferidas; 3) y 4) las moléculas se adherirán a la superficie del polímero y posteriormente por simple contacto físico serán transferidas a la superficie a estructurar siguiendo la geometría previamente definida a partir del molde de silicio que se haya utilizado

El origen de la litografía (palabra que proviene del griego lithos, piedra, y graphe, dibujo) se remonta a los sumerios en Mesopotamia, quienes tallaban sus diseños en piedras previamente cortadas de manera cilíndrica, las cuales utilizaban como rodillos sobre arcilla blanda para dejar en ella la impresión de los diseños originales. Desde entonces, la técnica ha evolucionado mucho. Tanto que hoy incluso es posible utilizar moléculas como motivos o diseños de estampación.

La denominada “litografía blanda” engloba un conjunto de técnicas cuyo punto en común es la utilización de un polímero flexible como vehículo para transferir y posicionar —según un motivo geométrico de dimensiones micrométricas— el material que sirve de base a la estructuración de una superficie.

De entre las distintas formas posibles de “litografía blanda”, destaca la impresión o estampado por microcontacto (microcontact printing, µCP), cuya principal ventaja reside en el hecho de permitir, de manera sencilla y económica, la microestructuración del sustrato utilizando una gran variedad de materiales, tales como material biológico, y particularmente, enzimas.

Uno de los principales desafíos en este campo de investigación es desarrollar procedimientos específicos que permitan la obtención de un microestampado que sea compacto, estable y homogéneo, y que además mantenga intacto el poder catalítico de la enzima transferida. El objetivo es obtener al final del proceso nuevos soportes enzimáticos microestructurados que servirán para desarrollar biosensores electroquímicos (dispositivos para medir por ejemplo la cantidad de glucosa en la sangre).

Importantes avances en este sentido fueron publicados recientemente en la revista Phys. Chem. Chem. Phys por un grupo de investigadores del Departamento de Química Analítica y Análisis Instrumental de la UAM.[1] Con la colaboración del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, este grupo logró desarrollar un método sencillo para microestampar sobre transductores de oro la enzima lactato oxidasa (LOx).

El método está basado en, previamente al proceso de estampado, formar un enlace entre la enzima y una molécula que tiene una gran afinidad por el sustrato de oro. La elección de la enzima se realizó considerando la gran importancia que presenta su sustrato, el lactato, en campos como el clínico y el agroalimentario.

Con el método descrito se puede posicionar la enzima en regiones concretas del sustrato de oro, dejando huecos libres que posteriormente podrían modificarse con una segunda enzima. La calidad de la microestructuración obtenida fue evaluada mediante la utilización del microscopio de fuerzas atómicas (AFM), a través del cual se logró comprobar cómo, mediante el método desarrollado, se originaban microestampados altamente estables, homogéneos y compactos.

Finalmente los investigadores obtuvieron la respuesta del biosensor desarrollado frente a diversas concentraciones de lactato, demostrando que la enzima no había perdido su actividad catalítica durante el proceso de microestampado y que, por tanto, la estrategia desarrollada sería adecuada para obtener biosensores enzimáticos miniaturizados constituidos por diversas enzimas inmovilizadas de manera controlada, permitiendo la multidetección de sus respectivos sustratos simultáneamente.

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[1] Elena Casero, María Dolores Petit Domínguez, Ana María Parra Alfambra, María Jesús Gismera, Félix Pariente, Encarnación Lorenzo y Luis Vázquez.

Fuente: Universidad Autónoma de Madrid
Derechos: Creative Commons
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