Optisk resonansbaserede biosensorer designet til medicinske anvendelser

Abián Bentor Socorro-Leránoz, en telekommunikationsingeniør ved NUP/UPNA-Public University of Navarre, har designet optisk resonansbaserede biosensorer til brug i medicinske applikationer som påvisning af cøliaki. Udover at opnå større opløsning og følsomhed, de materialer, der bruges i disse enheder, er meget billigere og mere alsidige end dem, der bruges i nuværende teknologier (hovedsageligt guld og ædelmetaller), så de kunne tilbyde et potentielt alternativ i designet af biomedicinske sensorer.

En biosensor er et instrument, der bruger biologiske molekyler (bioreceptorer) til at detektere andre biologiske eller kemiske stoffer. I denne afhandling, bioreceptorerne er antistoffer, biologiske molekyler, som kroppen producerer specifikt til bekæmpelse af antigener. Et antigen er et stof, der er fremmed for menneskekroppen; vores immunsystem anerkender det som en trussel, og i nærvær af det, kroppen reagerer ved at producere antistoffer for at identificere og neutralisere det. Hvad er mere, biosensoren består af et substrat, hvor det fysiske fænomen, der oversætter de biologiske reaktioner til forståelig information, finder sted, og immobiliseringslaget, hvilket får antistofferne til at blive knyttet til substratet.

"En af de unikke egenskaber er, at vi til substratet bruger siliciumbølgeledere, hvor vi genererer en bestemt type resonans, "siger forfatteren. Biosensorerne er baseret på bevægelsen af ​​bølgelængden af ​​de resonanser, der genereres på grundlag af mængden af ​​detekterede antigener." Når antistofferne kommer sammen med antigenerne, der er en minimal ændring i bølgelængden, som vores biosensorer er i stand til at opfange. "

Dette er muligt takket være opløsningen opnået af disse biosensorer og deres følsomhed, "som gør os i stand til at se, hvor meget resonanser forskydes på bølgelængden, når antistof-antigen-forbindelserne stiger."

Medicinsk ansøgning

Arbejdet udført af Abián Socorro er rettet mod medicinske anvendelser. I bund og grund, jo flere antigener der påvises i prøven, jo mere avanceret sygdommen er. "Dette er, hvad vi ville se:Hvis du er i en tidlig eller sen fase, du vil have få antigener og få antistoffer, så resonansen vil bevæge sig mod bølgelængder tættere på referencerne. Hvis fasen er mere avanceret, koncentrationer detekteret vil være højere, så resonansen vil ændre sig meget i bølgelængden, "forklarede han.

Den anvendte teknologi er baseret på LMR'er, lossy mode resonanser, hvor Sensors Laboratory ved NUP/UPNA-Public University i Navarra er en pioner. "Denne teknologi har vist sig at være en potentiel konkurrent til den, der er baseret på SPRS (overfladeplasmonresonanser), som i øjeblikket dominerer de fleste biosensorapplikationer".

Dette arbejde handler om at optimere parametrene for de optiske bølgeledere, der bruges til at generere resonanser, der giver den maksimalt mulige opløsning og følsomhed, et afgørende aspekt inden for biosensorer. Den udførte forskning har resulteret i to priser på de internationale konferencer Trends in Nanotechnology 2012 og Optical Fiber Sensors 2014. I sidstnævnte konference, biosensoren var designet til at detektere cøliaki, og i sammenligning med de sædvanlige værdier i det kliniske miljø lykkedes det at reducere koncentrationen af ​​antistoffer, der blev påvist for at diagnosticere denne lidelse.