Biosensores de Transistor de Efecto de Campo Ofrecen Alta Sensibilidad y Detección en Tiempo Real en Salud, Seguridad Alimentaria y Monitoreo Ambiental

La demanda de biosensores electrónicos sensibles y selectivos —dispositivos analíticos que monitorean un objetivo de interés en tiempo real— está creciendo para una amplia gama de aplicaciones. Son ideales para atención médica en entornos clínicos, descubrimiento de fármacos, seguridad y control de calidad alimentaria, y monitoreo ambiental.

Los biosensores electrónicos son atractivos debido a su simplicidad, tiempo de análisis corto, bajo coste de fabricación, preparación mínima de muestras y potencial para ser utilizados en campo por personal no entrenado.

Investigadores de la Universidad Libre de Bolzano-Bozen y ETH Zurich han revisado avances científicos de biosensores de transistor de efecto de campo con compuerta electrolítica de nanotubos de carbono (EG-CNTFET). Estos dispositivos se caracterizan por propiedades electrónicas superiores y amplificación de señal intrínseca, y son capaces de detectar una amplia gama de biomoléculas con alta sensibilidad.

Uno de los componentes principales de un biosensor es su elemento de bioreconocimiento —como enzimas, anticuerpos, aptámeros o membranas selectivas de iones— que reconoce selectivamente el analito (una sustancia cuyos químicos se miden e identifican) de interés. Los dispositivos de biotransducción convierten la interacción entre el elemento de bioreconocimiento y el analito en una señal eléctrica medible.

"Los biosensores que usan (transistores de efecto de campo) como elementos de biotransducción son uno de los dispositivos más prometedores para aplicaciones de biosensores, porque ya han demostrado altas sensibilidades hacia varios analitos hasta concentraciones picomolares", dijo Mattia Petrelli, de la Universidad Libre de Bolzano-Bozen. "Entre todos los materiales posibles que pueden usarse para biosensores basados en FET, los nanotubos de carbono semiconductores son interesantes, porque tienen propiedades eléctricas y químicas favorables."

Al organizar estos biosensores con diferentes elementos de bioreconocimiento, "es posible lograr detección selectiva de diferentes analitos, como biomoléculas, biomarcadores de cáncer, bacterias e iones, por nombrar solo algunos", dijo Petrelli. "A pesar de informes que demuestran el potencial de traducción de estos biosensores a aplicaciones del mundo real, deben superarse desafíos antes de que estén disponibles comercialmente."

Los biosensores basados en EG-CNTFET actualmente solo son capaces de detectar un analito a la vez. Diferentes interfaces dentro de medios complejos, como sangre, sudor o saliva, también hacen que la detección de señales específicas sea desafiante.

"Esto limita la aplicabilidad de estos biosensores para aplicaciones reales", dijo Petrelli. "La selectividad del dispositivo debe evaluarse cuidadosamente contra todos los posibles agentes interferentes, especialmente dentro de entornos de detección complejos. Una vez que se aborden estos desafíos, podemos vislumbrar que estos biosensores se implementen para diversas aplicaciones en un futuro próximo."