Desarrollo de biosensores ¿label free¿ piezoeléctricos ¿QCM de alta resolución¿ para prevención y diagnóstico en Salud

Actualmente, en los campos del diagnóstico médico y la biotecnología existe una demanda cada vez más creciente de técnicas analíticas que permitan de forma rápida, fácil, directa y en tiempo real, detectar patógenos como bacterias y virus, caracterizar la absorción de proteínas e interacciones DNA y RNA con secuencias complementarias o analizar las reacciones antígeno-anticuerpo, entre otras aplicaciones.

En el pasado, los biosensores ¿label free¿ (sin marcaje) han sido principalmente utilizados en la industria farmacéutica teniendo como principal inconveniente sus elevados costes y la necesidad de usuarios expertos para su manejo e interpretación de los datos. Sin embargo, los nuevos retos a los que se enfrenta la investigación hacen que empresas y centros de I+D estén demandando biosensores ¿label free¿ más sensibles con capacidad de análisis en tiempo real, a un coste reducido y de fácil manejo e interpretación de la información

En este ámbito, investigadores del Grupo de Fenómenos Ondulatorios (GFO), adscrito al Departamento de Ingeniería Electrónica, trabajan en el desarrollo de nuevos biosensores piezoeléctricos, basados en el uso de microbalanzas de cristal de cuarzo (QCM). La técnica microgravimétrica ha permitido la implementación de un método de detección cuantitativo, directo y en tiempo real de interacciones biomoleculares tales como antígeno-anticuerpo, detección de patógenos, adhesión celular, adsorción e hibridación de oligonucleótidos e interacciones de secuencias complementarias de DNA, caracterización de la absorción de proteínas, y detección de bacterias y virus, entre otras.

Las principales ventajas de los biosensores ¿label free¿ son la detección sencilla, directa, y en tiempo real, así como su capacidad de regeneración, lo que ofrece importantes ventajas en relación a técnicas de análisis convencionales. Así, por ejemplo, un biosensor piezoeléctrico de los desarrollados por el GFO, en colaboración con el Grupo de Inmunotecnología del I3BH, es capaz de detectar el antígeno diana en una pequeña muestra fluida en menos de 15 minutos y regenerar el sensor hasta 150 veces en un proceso cíclico, sin pérdida importante de sensibilidad.

El GFO lleva investigando esta técnica durante más de 15 años. Recientemente este equipo ha realizado avances importantes tanto en las técnicas de caracterización como en la tecnología de soporte del sensor y de la fluídica asociada, que pueden permitir acometer los retos pendientes para su aplicación al desarrollo de sensores bioquímicos, y en particular de biosensores piezoeléctricos ¿label free¿.

El grupo que dirige el profesor Antonio Arnau ha conseguido recientemente desarrollar una nueva generación de sensores de microbalanza de cuarzo de muy alta frecuencia, con sensibilidades muy superiores a las de los existentes actualmente, que van a permitir aumentar más de 1000 veces (3 órdenes de magnitud) el límite de detección de estos sensores en relación a las microbalanzas convencionales, alcanzando, e incluso superando, los límites de los sistemas ópticos ¿label free¿ actuales. Todo ello, unido a los avances del grupo en las técnicas de caracterización de estos sensores, ha proporcionado la base para una nueva generación de microbalanzas denominadas ¿QCM de Alta Resolución¿.

El profesor Arnau con otros miembros del GFO ha creado una empresa, spin-off de la Universitat Politècnica de València, denominada ¿Advanced Wave Sensors (AWSensors)¿ con el objeto transferir los resultados de tanto años de investigación.