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Usando la electrónica para resolver problemas biológicos comunes

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Biosensores impresos que pueden medir los niveles de glucosa en la saliva de un paciente. (Foto: © 2019 KAUST)

¿Qué tienen en común un ingeniero eléctrico, un químico orgánico, un científico de los materiales y un biólogo celular? Todos se esfuerzan por inventar y mejorar aplicaciones que relacionan la biología con la electrónica.

Varios de estos científicos trabajan en la universidad KAUST, desarrollando bioelectrónica que puede detectar enfermedades, tratar cánceres y hacer un seguimiento de animales marinos, entre muchas otras aplicaciones.
 
Una de ellas está relacionada con los imanes que pueden usarse para matar ciertos tipos de cáncer. Jürgen Kosel, un ingeniero eléctrico, ha desarrollado con su equipo una técnica para fabricar nanohilos magnéticos de óxido de hierro que pueden hacer precisamente eso.
 
Las nanopartículas magnéticas se usan desde hace tiempo dentro del cuerpo humano como agentes de contraste en las resonancias magnéticas o como suplementos nutricionales para personas con carencias de hierro. Actualmente tienen una forma esférica, pero Kosel y sus colegas han desarrollado nanopartículas magnéticas con aspecto de hilo, las cuales pueden ser giradas como la aguja de una brújula, creando un poro en las membranas de las células cancerosas, lo cual induce su muerte natural. Estos nanohilos que matan el cáncer pueden ser incluso más efectivos si se les recubre con un fármaco anti-cáncer o si se les calienta con un láser. Son “devorados” por las células cancerosas, y una vez en su interior, pueden causar estragos. El trabajo de Kosel es asegurarse de que estos nanohilos magnéticos no son tratados por el sistema inmunológico como extraños, y también están estudiando cómo hacer que no se peguen entre sí y para que vayan más directamente hasta las células cancerosas, recubriéndolos con anticuerpos que reconocen antígenos específicos en sus membranas celulares.

Otro ingeniero eléctrico de la KAUST, Khaled Salama, ha desarrollado un sensor que puede detectar unas proteínas que son biomarcadores de la enfermedad cardiovascular. Ha modificado electrodos con nanomateriales y nanopartículas de oro, lo que ha mejorado su sensibilidad. Los electrodos proporcionan una señal que es proporcional a la cantidad de dichas proteínas en una muestra de sangre.
 
Por su parte, Sahika Inal está desarrollando una serie de sensores basados en polímeros, desechables e impresos en impresoras de chorro de tinta, que pueden medir los niveles de glucosa en la saliva, lo cual ayudará a las personas con diabetes. La tinta biológica contiene las enzimas usadas para detectar glucosa, una capa que las protege, una capa que solo permite la penetración de la glucosa, y una capa aislante para proteger la electrónica. Todo ello tiene el aspecto de un trozo de papel.
 
Inal ha estado asimismo trabajando en sensores bioquímicos que pueden generar su propia energía a partir de componentes ya presentes en el cuerpo, para energizar dispositivos implantados, como los marcapasos.
 
Otra área de interés es la de las etiquetas electrónicas, que pueden ser colocadas en grandes animales marinos para seguir sus movimientos. Estas pueden usar sensores electrónicos para llevar a cabo mediciones de salinidad, presión y temperatura en el mar. Estas etiquetas son más pequeñas, más ligeras y gastan menos energía que otras anteriores, ya para ello utilizan sensores de grafeno fabricados con una técnica de impresión por láser de un único paso. Los grafenos son resistentes a la corrosión y pueden sobrevivir a las altas temperaturas. (Fuente:
Noticias de la Ciencia)