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Nanosensores fáciles de fabricar
Una de las promesas más convincentes de la nanotecnología son los detectores diminutos que podrían detectar instantáneamente cientos de toxinas o patógenos. Agrupados en pequeños dispositivos portátiles, estos sensores podrían proporcionar alertas rápidas de ataques bioterroristas. También podrían usarse para detectar de forma rápida y precisa los primeros signos de cáncer, antes de que la enfermedad se vuelva mortal. (Consulte Pruebas de cáncer en farmacias).
La concepción de un artista de sensores de nanocables capaces de detectar concentraciones diminutas de moléculas específicas. Una nueva técnica para fabricar estos sensores podría llevar a su uso generalizado en dispositivos portátiles, con aplicaciones desde la ciencia básica hasta la detección del cáncer.
Ahora, los investigadores de la Universidad de Yale han desarrollado sensores a nanoescala ultrasensibles que son fáciles de fabricar. Los sensores se basan en nanocables semiconductores, que pueden detectar partículas de virus individuales o concentraciones ultrabajas de una sustancia objetivo, como ya han demostrado otros investigadores. (Consulte Pantalla súper sensible). Sin embargo, los dispositivos sensores de nanocables han demostrado ser difíciles de producir en masa. Por un lado, los métodos utilizados para fabricarlos suelen ser incompatibles con los utilizados para fabricar los componentes electrónicos que amplifican y procesan las señales que generan los nanocables.
En el proceso desarrollado por Mark Reed, profesor de ingeniería eléctrica y física aplicada, y sus colegas, los sensores de nanocables pueden producirse mediante métodos compatibles con las técnicas de alto rendimiento de la industria de los semiconductores. Los sensores producidos de esta manera podrían integrarse con la electrónica necesaria para procesar datos, lo que podría conducir a dispositivos compactos y relativamente asequibles.
Dichos sensores podrían ser mucho más pequeños que los detectores ópticos estándar y más fáciles de usar. Debido a que los sensores se basarían en una señal electrónica, las moléculas objetivo no tendrían que ser etiquetadas químicamente con moléculas fluorescentes y luego observadas a través de lectores ópticos voluminosos. Se podrían empaquetar miles de sensores en un dispositivo portátil, lo que podría producir resultados casi instantáneamente.
Para hacer sus sensores, Reed y sus colegas utilizaron un proceso similar al que se usa para modelar chips de computadora.
Los investigadores comienzan con películas de silicio disponibles comercialmente sobre un material aislante; luego utilizan técnicas convencionales para establecer patrones de líneas llamadas máscaras que determinarán la ubicación de los nanocables. A continuación, eliminan el silicio que no está cubierto por las máscaras. Aunque las máscaras no son lo suficientemente delgadas para producir nanocables, los investigadores permiten que el grabado continúe devorando el material debajo de los bordes de la máscara, terminando la tarea. Usando el proceso, los investigadores pudieron hacer múltiples nano sensores en el mismo chip.
En experimentos descritos en la edición de esta semana de la revista Naturaleza , los sensores se utilizaron para detectar una variedad de cosas, incluidos anticuerpos específicos. Los nanocables se manchan primero con moléculas diseñadas para unirse al anticuerpo diana; cuando el objetivo está presente y se establece el enlace, hace que cambie la conductividad en el nanoalambre, creando una señal legible. Dado que el sistema inmunológico del cuerpo produce cantidades mínimas de anticuerpos en respuesta a enfermedades como el cáncer, los dispositivos podrían usarse para diagnósticos tempranos.
Aunque no especificará cuándo estarán disponibles los dispositivos que utilizan los sensores, Reed dice que debería estarlo pronto. Trabajo en muchas cosas que nunca veré en mi vida, dice. Esto sucederá durante mi vida.