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Científicos brasileños crean un sensor óptico para la detección de glucosa

Publicado em 06 fevereiro 2020

Por José Tadeu Arantes, da Agência FAPESP

Investigadores brasileños crearon un sensor óptico para la detección de glucosa en el marco de un estudio coordinado por Bruno Manzolli Rodrigues, docente de la Universidade Brasil, en su campus de la ciudad de São Paulo. Este dispositivo podrá emplearse en el futuro para monitorear el nivel de glucosa en portadores de ciertas enfermedades como la diabetes, por ejemplo.

Este estudio se llevó a cabo en el marco de un proyecto que contó con el apoyo de la FAPESP. Y un artículo al respecto salió publicado en el periódico científico Materials Today: Proceedings.

“El sensor se desarrolló a partir de una plataforma de nanofibras de PVA [poli (alcohol vinílico)] con puntos cuánticos de grafeno. El sistema de preparación fue totalmente amigable desde el punto de vista ambiental, y el resultado se mostró sumamente robusto, y de bajo costo”, declaró Manzolli Rodrigues a Agência FAPESP.

“El PVA es un polímero sintético soluble en agua, no tóxico y biodegradable. Y los puntos cuánticos de grafeno se prepararon usando como precursor al ácido cítrico, un componente natural de las frutas”, comentó el investigador.

Para producir las nanofibras de PVA, se aplicó la técnica de electrohilado, bastante conocida actualmente. Se trata de un procedimiento relativamente sencillo. Se pone el polímero en solución en una jeringa acoplada a una aguja metálica. Se aplica entonces una diferencia de potencial muy alta, de entre 10 mil y 30 mil voltios. Cuando el campo eléctrico llega a un valor crítico, la fuerza de repulsión electroestática supera a la de la tensión superficial y la aguja eyecta un chorro de la solución en forma de hilo hacia un colector conectado eléctricamente a tierra. En ese trayecto, el solvente se evapora y deja únicamente las fibras poliméricas cargadas.

Para producir los puntos cuánticos, los investigadores carbonizaron moléculas de ácido cítrico y generaron así nanopartículas de grafeno estabilizadas en solución acuosa. La optimización de la preparación de materiales híbridos de PVA y grafeno ya se había dado a conocer en un artículo anterior de Manzolli Rodrigues y sus colaboradores, publicado en la revista Materials Chemistry and Physics.

El investigador explicó que, debido a que son sumamente pequeñas, del orden de entre 2 y 5 nanómetros, estas nanopartículas exhiben excelentes propiedades ópticas y electrónicas, que constituyen el resultado de confinamientos cuánticos y efectos de frontera.

“Por ser nanofibroso, este material exhibe un área superficial sumamente grande, que le permite inmovilizar enzimas en su superficie. En este caso, la enzima de interés es la glucosa oxidasa, bastante selectiva para moléculas de glucosa. Una vez que la enzima está inmovilizada en el material, este, en solución, pasa a reaccionar con las moléculas de glucosa. Y el producto liberado por la reacción de la enzima con la glucosa es el peróxido de hidrógeno [H2O2], que penetra en los poros de las nanofibras y suprime la fluorescencia de los puntos cuánticos”, explicó Manzolli Rodrigues.

De este modo, cuanto mayor es la cantidad de glucosa, menor es la cantidad de peróxido y menor fluorescencia. De manera tal que se vuelve posible construir una escala cuantitativa al correlacionar inversamente la fluorescencia y la concentración de glucosa. “De 1 a 10 micromoles, la correlación glucosa-fluorescencia se mostró lineal. Y el material fue sumamente efectivo para detectarla. El límite de detección fue de 12 micromoles”, dijo el investigador.

El mol es la unidad del Sistema Internacional para una cantidad de sustancia. Un mol contiene exactamente 6,02214076 × 1023 entidades elementales (moléculas o iones o átomos o partículas subatómicas): este número es la llamada constante de Avogadro.

Como la respuesta de la fluorescencia a la concentración de glucosa es lineal, el material se presta muy bien para su aplicación como sensor en la vida real. “Aparte de la solución empleada, ahora pretendemos poner a prueba el dispositivo para otros materiales, tales como la sangre y la orina”, dijo Manzolli Rodrigues.

Puede accederse al artículo intitulado Glucose sensing via a green and low-cost platform from electrospun poly (vinyl alcohol)/graphene quantum dots fibers en el siguiente enlace: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214785319300434?via%3Dihub.

Agencia FAPESP ( Brasil )