Los nanosensores extremadamente sensibles pueden detectar trazas de moléculas

Investigadores de Utrecht han desarrollado un nuevo tipo de sensor, unas 500 veces más pequeño que el ancho de un cabello humano, con una capacidad sin precedentes para detectar cantidades extremadamente pequeñas de moléculas. Estos sensores se pueden utilizar para detectar e identificar trazas de sustancias como contaminantes químicos o moléculas importantes en medicina. Los sensores hacen uso de la dispersión Raman, un fenómeno que proporciona señales únicas para diferentes moléculas que a menudo se denominan «huellas dactilares moleculares». En su publicación en Materiales Funcionales Avanzadoslos investigadores presentan la preparación y el uso de estos diminutos sensores.

El investigador principal, el Prof. Alfons van Blaaderen, explica que su «diseño se basa en el ensamblaje de nanorods de oro, que mejoran la dispersión Raman de moléculas colocadas cerca de sus puntas decenas de miles de veces, en un grupo esférico más grande en el que las señales Raman son incluso más alejadas». mejorado. Un paso crucial en la preparación fue envolver primero cada nanovarilla de oro en su propia capa protectora porosa. Al controlar el grosor y la porosidad de esta capa, pudimos controlar qué tan cerca se podían empacar las nanovarillas, y qué tan fácil o difícil es que las moléculas entren en el sensor».

Pequeñas gotas de agua

Reunir las varillas recubiertas en un nanosensor fue un objetivo clave para los autores principales Jessi van der Hoeven y Harith Gurunarayanan. Van der Hoeven explica que «querían formar de forma controlada un grupo esférico a partir de estas varillas, donde los llamados ‘puntos calientes’ para la dispersión Raman se superpusieran y mejoraran aún más las señales Raman. Para hacerlo, pusimos las varillas en pequeñas gotas de agua. Al evaporar lentamente el agua, los nanorods se vieron obligados a empaquetarse en un conjunto esférico».

Con este enfoque, los investigadores pudieron preparar toda una gama de nanosensores estructurados de forma diferente. Gurunarayanan agrega que «estaban emocionados de ver que estos ensamblajes de nanovarillas no solo eran estructuras bonitas, sino que también eran muy buenos para detectar cantidades muy pequeñas de moléculas, mejor que los ensamblajes anteriores de nanovarillas de oro».

Debido a las capacidades de huellas dactilares del análisis de dispersión Raman, estas suprapartículas (partículas construidas a partir de nanopartículas) son adecuadas para muchas aplicaciones, que van desde la investigación de mecanismos químicos en catálisis hasta la detección de trazas de contaminantes químicos y moléculas importantes en biología o medicina. Es importante mencionar que ya se dispone de equipos portátiles de dispersión Raman, que son relativamente caros.

Aunque las suprapartículas de detección realizadas superaron a las estructuras de detección Raman de nanovarillas de oro informadas anteriormente, también es emocionante que todavía haya mucho espacio para mejoras importantes en este diseño inicial. Ya se están explorando muchas ideas para optimizar aún más la sensibilidad y la funcionalidad de estos ensamblajes. Estos sensores de suprapartículas Raman tienen, literal y figurativamente, un futuro brillante por delante.