Científicos desarrollan nuevos sensores con nanopapel de celulosa bacteriana

  • Investigadores catalanes han desarrollado nuevos modelos de plataformas para sensores basadas en nanopapel de celulosa bacteriana.

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Investigadores del ICN2 han dado un paso más en el desarrollo de biosensores simples, económicos y fáciles de producir. En un artículo publicado en ACS Nano se estudian diferentes plataformas de sensores ópticos basados en nanopapel. Para conseguirlo, el Prof. ICREA Arben Merkoçi, Group Leader del ICN2 y corresponding author, el Dr. Eden Morales (ICN2) y Hamed Golmohammadi (investigador visitante en el ICN2), del grupo ICN2 Nanobioelectronics and Biosensors,  han colaborado también con equipos internacionales: la Universidad Shahid Chamran (Iran), la  Universidad de Ciencias de la Agricultura y Recursos Naturales de Gorgan (Iran) y la Academia de Ciencias de la República Checa.

La celulosa es simple, abundante en la naturaleza y económica. No obstante, cuando las fibras de celulosa residen en el rango de la nanoescala, estas adquieren extraordinarias propiedades como flexibilidad, alta cristalinidad, biodegradabilidad y transparencia óptica, entre otras. El nanomaterial se puede extraer a partir de la celulosa contenida en plantas o sintetizándolo a partir de ciertas bacterias no patogénicas. En este momento, la nanocelulosa se está investigando para desarrollar aplicaciones muy diferentes, incluyendo la filtración, la producción de vendajes, remediación del medio ambiente o como sustrato flexible y transparente en dispositivos electrónicos; pero prácticamente nunca se había utilizado para desarrollar sensores ópticos.

El grupo de investigadores dirigido por el Prof. ICREA Arben Merkoçi busca diseñar, fabricar y probar plataformas para sensores simples, de un único uso y versátiles basadas en este material. El equipo científico ha diseñado distintas plataformas para sensores ópticos basadas en nanopapel de celulosa bacteriana. En el artículo, los autores describen cómo el material se puede modificar para que tenga propiedades plasmónicas y fotoluminiscentes que se pueden explotar para desarrollar sensores. Concretamente, han preparado dos tipos de nanopapel plasmónico y dos tipos de nanopapel fotoluminiscente, utilizando diferentes nanomateriales. Los investigadores también demuestran que dichas propiedades ópticas pueden ser moduladas para detectar diferentes analitos biológicamente relevantes; por ejemplo, cianuro o bacterias patogénicas entre otros.

Durante esta investigación, los científicos han aprovechado la transparencia óptica, la porosidad, la hidrofilicidad y la predisposición a la modificación química del material. La celulosa bacteriana se obtuvo utilizando la técnica bottom-up (es decir fue fabricada por bacterias no patogénicas) y se ha destacado que pueden fabricar sencillamente distintos dispositivos útiles para ensayos individuales por medio de impresoras de cera o simplemente utilizado herramientas perforadoras de papel.

Los autores señalan que este tipo de plataformas tienen mucho potencial para dar información analítica en diferentes campos como el diagnóstico, la monitorización ambiental y la seguridad alimentaria. Además, como la celulosa bacteriana es flexible, muy ligera, biocompatible y biodegradable, las plataformas de detección propuestas se podrían utilizar como sensores ópticos portátiles y hasta se podrían integrar en nuevos dispositivos teragnósticos (combinación de diagnóstico y terapia). En general, los sensores basados en papel prometen ser dispositivos simples, portátiles, de un solo uso, consumidores de poca potencia y económicos con aplicaciones en medicina, detección de explosivos o sustancias tóxicas y para estudios ambientales.

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