Notícia

Biossensor é capaz de identificar proteínas e peptídeos com ajuda de onda acústica

Fonte

UPM | Universidade Politécnica de Madri

Data

quinta-feira, 15 fevereiro 2024 15:25

Áreas

Acústica. Biologia. Engenharia Biológica. Fotônica. Microbiologia. Nanotecnologia.

Em um artigo publicado na revista científica Biosensors and Bioelectronics, uma equipe de pesquisadores do Instituto de Sistemas Optoelectrônicos e Microtecnologia (ISOM) da Universidade Politécnica de Madri  (UPM) apresentou um biossensor baseado na geração de uma onda acústica de superfície (SAW) – uma espécie de ‘nanoterremoto’ – que atua sobre uma estrutura de materiais bidimensionais e é capaz de identificar biomoléculas presentes naquela superfície. Os resultados podem contribuir para o desenvolvimento de novos dispositivos lab-on-a-chip que combinem as capacidades de identificação química e sensores de massa ou outras aplicações.

Como os pesquisadores descreveram no trabalho, a onda acústica de superfície ondula a superfície de uma estrutura bidimensional baseada em grafeno, confinando a luz na faixa do infravermelho médio a volumes muito pequenos e intensificando assim a interação entre luz e matéria em nanoescala. Especificamente, quasipartículas chamadas polaritons plasmon-fônon de superfície são formadas na estrutura da onda, que são parte luz (fótons) e parte matéria (vibrações eletrônicas e de rede cristalina).

As moléculas orgânicas absorvem luz em certos comprimentos de onda do infravermelho médio que são característicos de sua composição química e estrutura. Assim, o conjunto de todas essas ressonâncias de absorção é conhecido como impressão digital vibracional da molécula, pois permite a identificação do composto orgânico. “Graças ao fato de a interação entre a luz e as biomoléculas depositadas no sensor ser mais intensa, conseguimos detectar menores quantidades do analito – a parte que queremos analisar – até mesmo uma única monocamada”, comentou Raúl Izquierdo, primeiro autor deste estudo.

Segundo o Dr. Jorge Pedrós, pesquisador que liderou o estudo, “uma vantagem deste mecanismo é que as SAWs são controladas ativamente através de uma tensão de alta frequência, permitindo-lhes alternar entre um estado ligado, onde a interação aumenta, e um estado desligado, sem melhorias no sinal. Este método de medição aumenta a resolução do sensor.”

Além do projeto do biossensor e dos cálculos de seu desempenho, os autores também apresentam no artigo um método matemático para extrair informações quantitativas aparentemente ocultas, aumentando ainda mais a sensibilidade do dispositivo. Para fazer isso, eles modelaram as moléculas e os polaritons plasmon-fônons de superfície como osciladores que interagem entre si enquanto ambos são impulsionados por uma força externa (a luz incidente no sensor). Apesar da sua simplicidade, verificaram que este modelo reproduz bem os resultados .

Com base nos resultados obtidos, os pesquisadores estão confiantes que o estudo contribuirá para o desenvolvimento de novos dispositivos lab-on-a-chip onde as características de identificação química através da impressão digital vibracional do novo biossensor são combinadas, juntamente com outras funcionalidades acústicas baseadas em SAW como sensores de massa ou mistura e orientação de gotículas em circuitos microfluídicos.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Politécnica de Madri (em espanhol).

Fonte: UPM. Imagem: biossensor com onda acústica superficial. Fonte: Universidade Politécnica de Madri e Scixel.

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