El estudio, publicado en la revista Biosensors and Bioelectronics, ayuda a desentrañar cómo la preparación detallada de estos sensores puede conducir a diagnósticos más rápidos y precisos, ofreciendo una herramienta de incalculable valor para la salud pública global

 El grupo de investigación TEC04 Nanoelectrónica del Instituto de Investigación Biosanitaria de Granada (ibs.GRANADA), en colaboración con el grupo de investigación de ‘Nanobiotecnología para Ciencias de la Vida’ de la Universidad Complutense de Madrid, ha demostrado que la forma en la que se modifica químicamente la superficie de los sensores de grafeno es crucial para mejorar su sensibilidad y precisión. Esto es especialmente importante para aplicaciones de diagnóstico rápido de enfermedades, ya que permite que los sensores sean más fiables y reproducibles en sus mediciones. Modificar la superficie del sensor de manera dirigida y no al azar permite medir de forma fiable y consistente pequeñas concentraciones de virus u otras moléculas. Esto representa un avance significativo para el diagnóstico de enfermedades infecciosas como la COVID-19, u otras patologías futuras.

La pandemia de COVID-19 ha subrayado la necesidad de contar con métodos de diagnóstico rápidos y precisos, destacando el potencial de tecnologías emergentes como los sensores de grafeno. Estos biosensores podrían revolucionar la forma en que detectamos enfermedades al permitir pruebas rápidas y directas, incluso a pie de calle, en el domicilio del paciente o la consulta de atención primaria, sin la necesidad de acudir a centros especializados.

Los investigadores, que pertenecen también al grupo de Nanoelectrónica, Grafeno y Materiales Bidimensionales de la Universidad de Granada, demuestran que la mejora en la eficacia de estos biosensores depende de cómo se modifica químicamente la superficie del grafeno. La superficie del grafeno es compleja y con una alta sensibilidad, lo que puede ser un problema si no se maneja de forma correcta. Por ello, con la modificación de su superficie de forma química se convierte en más selectivo y preciso en la detección de enfermedades. Este trabajo ha modificado la superficie de los sensores de grafeno para capturar específicamente el virus SARS-CoV-2, responsable de COVID-19. Este descubrimiento no sólo es prometedor para mejorar la detección y diagnóstico de COVID-19, sino que también podría ser fundamental para la preparación ante futuras pandemias.

El grupo de científicos del Instituto de investigación Biosanitaria de Granada, la Universidad Complutense de Madrid y la empresa Atrys Health S.L., han desarrollado este estudio en el Centro de Investigación en Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones de la Universidad de Granada, centro que dispone del equipamiento necesario para el diseño y la fabricación de los sensores y la medida eléctrica de los mismos. La estrategia de modificación química de la superficie de los sensores se ha desarrollado en la Universidad Complutense, donde también se ha realizado la validación preclínica. Además del estudio experimental, los investigadores de la Universidad de Granada han desarrollado un estudio teórico pionero usando simulaciones y técnicas avanzadas de microscopía, que ayudan a entender cómo funciona el sensor.

Este avance representa un paso significativo hacia dispositivos médicos más efectivos y accesibles en la lucha contra enfermedades.

El proyecto ha sido financiado parcialmente por los proyectos de Desarrollo Tecnológico en Salud DTS20/00038 y DTS20/00109 (AES20-ISCIII) del Instituto de Salud Carlos III.

 

Sobre el grupo de investigación

El grupo de investigación TEC04-Nanoelectrónica del ibs.GRANADA dedica sus esfuerzos a investigar y desarrollar tecnologías avanzadas en el campo de la electrónica a escala nanométrica. Su trabajo se centra en controlar el flujo de electrones a través de diversos medios, aprovechando su rápida respuesta a campos eléctricos y magnéticos. Esto permite crear dispositivos muy pequeños y eficientes, fundamentales para la transmisión de energía e información. Las líneas de investigación incluyen el desarrollo de memorias avanzadas, biosensores para diagnósticos médicos tempranos, dispositivos nanoelectrónicos como la spintrónica y optoelectrónica, y nuevos materiales como el grafeno. Además, exploran la electrónica flexible para dispositivos portátiles y textiles inteligentes. Su objetivo es aplicar la Nanociencia y Nanotecnología a la Electrónica, logrando avances significativos en la miniaturización y eficiencia de los dispositivos electrónicos.

Más información sobre el grupo en: https://www.ibsgranada.es/grupos-de-investigacion/tec04-nanoelectronica/

 

Referencia bibliográfica

Lozano-Chamizo, L., Márquez, C., Marciello, M., Galdon, J. C., de la Fuente-Zapico, E., Martinez-Mazón, P., ... & Gamiz, F. (2024). High enhancement of sensitivity and reproducibility in label-free SARS-CoV-2 detection with graphene field-effect transistor sensors through precise surface biofunctionalization control. Biosensors and Bioelectronics, 250, 116040.

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Fuente: Unidad de Cultura Científica e Innovación (UCC+i) de ibs.GRANADA - FIBAO