Mejora del rendimiento de los biosensores: el nuevo material aprovecha efectivamente el poder de las enzimas

Los investigadores de la Universidad de Tsukuba han desarrollado un nuevo material que aprovecha el poder de las enzimas de manera más efectiva. Estos materiales han mejorado la eficiencia de reacción y la estabilidad a largo plazo de las enzimas en los biosensores electroquímicos utilizados en la atención médica y otras aplicaciones. Además, los investigadores mejoraron significativamente el rendimiento del dispositivo.

El trabajo se publica en la revista Horizontes de materiales.

Las enzimas juegan un papel crucial en las reacciones químicas que ocurren en el cuerpo humano y la naturaleza. Sin embargo, permitir una transferencia de electrones efectiva y eficiente entre enzimas y electrodos sigue siendo un desafío significativo para utilizar enzimas para dispositivos electrónicos como sensores, especialmente con tecnologías convencionales.

El equipo de investigación resolvió este problema mediante el uso de un material especial llamado Metal-Organic Frameworks (MOFS). Los MOF son una combinación de metal y enlazadores orgánicos que forman una estructura cristalina porosa y se usan comúnmente en adsorción/separación de gas y otros campos.

En general, los MOF son inherentemente inactivos redox y exhiben una conductividad eléctrica deficiente; Por lo tanto, los investigadores modificaron la estructura MOF utilizando materiales que facilitan la conducción de electrones y permiten reacciones redox específicas (dichos materiales se denominan mediadores redox). El material modificado actúa como un «cable», lo que permite un intercambio de electrones eficiente entre la enzima y el electrodo.

Además, el diseño de los MOF permite un fácil acceso a los sitios activos de enzimas enterrados. Otro aspecto importante fue la ingeniería de una estructura de nanoescala apropiada e implementar una estrategia de inmovilización efectiva para retener la enzima en la superficie del electrodo. Este enfoque ayuda a prevenir la lixiviación enzimática, lo que puede conducir a mediciones inexactas.

Esta estrategia innovadora permite mediciones a largo plazo altamente eficientes y estables del biosensor basado en enzimas.

Este logro tiene posibles aplicaciones futuras en varios campos, como el diagnóstico de enfermedades, el monitoreo ambiental y la tecnología de energía sostenible. El equipo de investigación cree que su investigación no solo contribuirá al avance científico, sino que también mejorará la vida de las personas.