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Un equipo de científicos de las universidades Politécnica y Complutense de Madrid, junto a la Politécnica de Valencia, han desarrollado nanosensores de aluminio para discos de CD o DVD. Su objetivo es analizar biomoléculas con los lectores de este tipo de dispositivos, de forma barata y rápida.
Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) han participado en el desarrollo de nanosensores ópticos de aluminio sobre la superficie de discos compactos convencionales para el análisis múltiple de muestras biológicas mediante reproductores de CD y DVD.
Una de las ventajas de esta nueva técnica, desarrollada en colaboración con la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), es su bajo coste ya que tanto el soporte (CD o DVD) como la instrumentación de lectura son comerciales. Además, estos sensores son capaces de detectar biomoléculas de forma directa, es decir, sin utilizar marcadores, lo que representa un importante ahorro económico y de tiempo a la hora de preparar y llevar a cabo los ensayos.
Este trabajo de investigación ha consistido en fabricar sensores ópticos sobre soportes de CD para examinar múltiples muestras biológicas utilizando lectores de CD convencionales. El lector interroga ópticamente las muestras biológicas depositadas sobre los discos de modo similar a como 'lee' los pits grabados.
El pequeño tamaño de los nanosensores permite examinar volúmenes de muestra extremadamente pequeños, posibilitando el análisis de un enorme número de muestras en un solo disco. Los nanosensores han sido diseñados, fabricados y caracterizados en el Instituto de Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnología (ISOM) de la UPM bajo la dirección de Carlos Angulo Barrios.
Las tecnologías ópticas de almacenamiento de datos basadas en CD y DVD están altamente desarrolladas y su presencia en aparatos electrónicos de consumo es enorme. Los datos en formato digital (ceros y unos) son grabados en discos de policarbonato mediante pequeñas marcas o pits siguiendo una trayectoria espiral (track) sobre la superficie del disco. El lector de los discos recorre la superficie del disco con un haz láser que detecta la presencia de pits y los interpreta como ceros o unos gracias a una instrumentación optoelectrónica asociada.
Los nanosensores consisten en matrices bidimensionales de nanoagujeros de diámetro de 250 nanómetros (nm) perforados en una lámina de aluminio de 100 nm de espesor. Estas estructuras nanométricas confinan la luz de tal manera que son capaces de detectar moléculas que se encuentran en sus alrededores. Los investigadores han desarrollado una tecnología de fabricación adaptada a soportes de policarbonato, material del que están hechos los CD y DVD.
Optimizado para el aluminio
Además, el proceso tecnológico ha sido especialmente optimizado para fabricar los dispositivos en aluminio. Habitualmente se utilizan metales nobles como el oro para fabricar este tipo de sensores debido a su mayor resistencia química. Sin embargo, el alto precio de este metal es un grave impedimento para la fabricación en masa. El aluminio es 25.000 veces más barato que el oro, pero no se suele utilizar para estas aplicaciones por su tendencia a la corrosión en medios acuosos. La tecnología desarrollada permite sortear el problema de corrosión, haciendo estos sensores aptos para el análisis de una gran variedad de muestras biológicas.
Otra característica importante de los sensores fabricados sobre soportes de CD es que detectan biomoléculas de forma directa, es decir, sin necesidad de utilizar marcadores. Esto representa un ahorro económico y de tiempo de preparación de muestras con respecto a los dispositivos habitualmente empleados para el análisis biológico o clínico, los cuales requieren normalmente de un marcador (ya sea fluorescente o radioactivo).
La tecnología desarrollada en la UPM permite tanto el uso de CD y DVD convencionales -como soportes para albergar múltiples muestras biológicas- como el de un reproductor comercial con mínimas modificaciones para el análisis químico.
El empleo de estos dispositivos electrónicos de consumo para este fin supone una drástica reducción de costes en comparación con la instrumentación especializada actual de análisis múltiple de muestras biológicas. Además, el pequeño tamaño y peso de los reproductores de CD facilita disponer de equipos portátiles para el rápido acceso a los puntos de atención.
Referencia bibliográfica:
Barrios, C.A.; Canalejas-Tejero, V; Herranz, S.; Moreno-Bondi, M.C; Avella-Oliver, M; Puchades, R; Maquieira, A “Aluminum nanohole arrays fabricated on polycarbonate for compact disc–based label-free optical biosensing”. Plasmonics, febrero, 2014.
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