Diseño de nanosensores basados en efecto de campo para la medición de glucosa

Nanosensor efecto de campo

¿Sabías que continuamente los científicos trabajan para desarrollar dispositivos que permiten detectar y medir sustancias específicas en organismos? Estas sustancias pueden ser indicadoras de distintos procesos en los organismos, como una mejor productividad o resistencia a estreses, en el caso de las plantas.

Pero, ¿cómo lo hacen? A diario usas “transistores de efecto de campo” en el celular, computador y demás dispositivos electrónicos, permitiendo el procesamiento y almacenamiento de información a través de la activación y desactivación de corrientes eléctricas muy pequeñas. El mismo principio fue empleado por los investigadores Andrés Jaramillo y Juan Manuel Marmolejo para el diseño computacional de un sensor basado en grafeno que tiene la capacidad de detectar y medir la concentración de azúcares simples una célula vegetal.

Este nanosensor, que podrías imaginarlo de un tamaño 1 millón de veces más pequeño que una hormiga, tiene el potencial de detectar y medir muchos otros componentes bioquímicos de un organismo que no podrían ser detectables con herramientas convencionales. En este estudio, los cambios de concentración de las sustancia objetivo mostraron una “firma electrónica” diferenciable para la medición de azúcares simples.

Para este estudio fue determinante el uso del grafeno dadas sus excelentes propiedades electrónicas, la facilidad con que se adhieren los pirenos y su compatibilidad con ambientes húmedos, entre otros. Este material es una estructura plana de un átomo de espesor formado por átomos de carbono en una red hexagonal similar a un panal de abejas. Tal vez no lo sabías, pero produces múltiples capas de grafeno que se adhieren al papel cada vez que escribes con un lápiz de grafito.

Fabricar este tipo de nanosensores resulta costoso y complicado. Durante años se invirtió mucho tiempo y dinero en el diseño físico de sensores que no cumplían con las expectativas de desempeño. Por esta razón, el diseño computacional permite evaluar, previo a la fabricación, si el dispositivo se comporta como se desea; así, los investigadores proponen diseños computacionales que serán luego verificados experimentalmente y lograr producir sensores muy precisos en menor tiempo y a un bajo costo.

En el programa ÓMICAS se desarrollan este tipo de sensores para analizar las reacciones de diferentes estímulos en cultivos agrícolas, buscando garantizar que los agricultores siembren variedades de plantas que cuenten con mejor productividad y respuesta ante posibles adversidades en el ambiente.

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