Ingenieros de Tufts Presentan Sensor Vestible para Detectar Patógenos, Toxinas y Químicos Peligrosos

Universidad Tufts, Medford, MA

Un dron en el que el fuselaje está incrustado con material sensor. (Imagen: SilkLab)

Plataforma sensor basada en seda y proteínas diseñadas

Investigadores de la Escuela de Ingeniería de Tufts han desarrollado un método para detectar bacterias, toxinas y productos químicos peligrosos en el entorno con un biopolímero sensor que puede imprimirse como tinta en una amplia gama de materiales, incluyendo vestibles.

Usando una enzima similar a la encontrada en luciérnagas, el sensor —que se basa en proteínas diseñadas computacionalmente y fibroína de seda extraída de los capullos de la polilla de seda Bombyx Mori— brilla cuando detecta estas amenazas invisibles.

Versatilidad de formatos

El sensor biopolimérico también puede incrustarse en películas, esponjas y filtros, o moldearse como plástico para muestrear y detectar peligros aerotransportados y acuáticos o usarse para señalar infecciones en nuestros cuerpos.

Los sensores actualmente requieren un spray con un químico no tóxico después de ser potencialmente expuestos a bacterias, toxinas y productos químicos peligrosos. Si el objetivo está presente, el sensor genera luz; la intensidad de la luz emitida proporciona una medida cuantitativa de la concentración del objetivo.

"La combinación de proteínas diseñadas en laboratorio y seda es una plataforma sensora que puede adaptarse para detectar una amplia gama de agentes químicos y biológicos con un alto grado de especificidad y sensibilidad", dijo el Profesor Fiorenzo Omenetto, Director, Tufts SilkLab. "Por ejemplo, SARS-CoV-2 y anticuerpos anti-hepatitis B pueden medirse en niveles que se acercan a los ensayos caseros."

Elemento sensor modular

El elemento sensor es modular, así que los desarrolladores pueden intercambiar proteínas recién diseñadas para capturar patógenos o moléculas específicas a medir, mientras el mecanismo de emisión de luz permanece igual.

"Usando el sensor, podemos detectar niveles traza de SARS-CoV-2 aerotransportado, o podemos imaginar modificarlo para adaptarlo a cualquier próxima amenaza de salud pública", dijo Omenetto.

Drones sensores y mascarillas inteligentes

Los sensores pueden asumir una variedad de formas, como evidenció el equipo de investigación creando drones sensores virales en los que su fuselaje estaba incrustado con el material sensor. Durante el vuelo, las hélices dirigen el flujo de aire a través del cuerpo poroso del dron, que puede examinarse después del aterrizaje. Los drones, que en este caso reaccionaron a patógenos aerotransportados, podrían permitir monitorizar entornos desde una distancia segura.

Los investigadores probaron la vida útil de materiales incrustados con sensores de SARS-CoV-2 después de almacenarlos a 60 °C durante cuatro meses y encontraron muy poco cambio en el rendimiento.

"Esto significa que podemos fabricar, distribuir y almacenar estas interfaces sensoriales durante largos períodos sin perder su sensibilidad o precisión y sin necesidad de almacenamiento refrigerado, lo cual es notable dado que están hechas de proteína", dijo Luciana d'Amone, co-líder del proyecto. Además, podría expandir los formatos de los sensores.

"Por ejemplo, podrías hacer mascarillas quirúrgicas capaces de detectar patógenos, empaquetarlas en cajas y usarlas con el tiempo como mascarillas convencionales", dijo d'Amone. "También mostramos que puedes imprimir el sensor dentro de envases de alimentos para rastrear deterioro y toxinas. Puedes modificar tantos productos que usamos cada día para incluir detección, y almacenarlos y usarlos como lo harías normalmente."

Amplio rango de aplicaciones previstas

El equipo visualiza aplicaciones de sensores que van desde monitorización personal y de pacientes y control de infecciones en entornos sanitarios hasta detección ambiental en hogares, lugares de trabajo, militares y zonas de desastre.

Para más información, contacte a Mike Silver en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita tener JavaScript habilitado para verla.; 617-627-0545.