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Los investigadores crean un sensor olfativo biohíbrido altamente sensible
Un agudo sentido del olfato es una poderosa habilidad compartida por muchos organismos. Sin embargo, ha demostrado ser difícil de replicar por medios artificiales. Los investigadores combinaron elementos biológicos y de ingeniería para crear lo que se conoce como un componente biohíbrido. Su sensor de compuestos orgánicos volátiles puede detectar eficazmente los olores en forma gaseosa. Esperan perfeccionar el concepto para su uso en el diagnóstico médico y la detección de materiales peligrosos.
Diagramas esquemáticos que muestran la red de tubos y canales que componen el sensor de COV.
© 2020 AAAS/Takeuchi et al.
Los dispositivos electrónicos como cámaras, micrófonos y sensores de presión permiten que las máquinas detecten y cuantifiquen sus entornos de forma óptica, acústica y física. Nuestro sentido del olfato, sin embargo, a pesar de ser uno de los sentidos más primarios de la naturaleza, ha demostrado ser muy difícil de reproducir artificialmente. La evolución ha refinado este sentido a lo largo de millones de años y los investigadores están trabajando duro para ponerse al día.
"Los olores, firmas químicas transportadas por el aire, pueden llevar información útil sobre los ambientes o muestras que se están investigando. Sin embargo, esta información no se aprovecha bien debido a la falta de sensores con suficiente sensibilidad y selectividad", dijo el profesor Shoji Takeuchi del Laboratorio de Sistemas Biohíbridos de la Universidad de Tokio. "Por otro lado, los organismos biológicos utilizan la información sobre olores de forma extremadamente eficiente. Así que decidimos combinar los sensores biológicos existentes directamente con sistemas artificiales para crear sensores de compuestos orgánicos volátiles (COV) altamente sensibles. Los llamamos sensores biohíbridos".
Takeuchi y su equipo esencialmente injertaron un conjunto de receptores olfativos de un insecto en un dispositivo que alimenta ciertos olores a los receptores y también lee cómo los receptores responden a estos olores. El análisis de las señales eléctricas de los receptores olfativos indica qué moléculas dispararon las señales. Este método produce una gran sensibilidad y es posible gracias a la forma en que los receptores están físicamente unidos dentro de las bicapas lipídicas. En experimentos anteriores, este método ha limitado la forma en que los olores pueden ser entregados a los receptores, pero el equipo creó una solución eficiente para este problema también.
"Los receptores reaccionan a las moléculas de una gota de líquido, por lo que uno de los principales desafíos fue hacer un dispositivo para transplantar las moléculas de su aire a estas gotitas", dijo Takeuchi. "Diseñamos y fabricamos ranuras a microescala debajo de donde la gota pasa para forzar este intercambio de moléculas. Introduciendo el gas en la micro rendija, fuimos capaces de aumentar la probabilidad de contacto entre el gas y la gota y transferir las moléculas objetivo al fluido de manera eficiente".
Con este sistema, los investigadores pudieron detectar rastros del octenol químico, también llamado alcohol de hongos, que se sabe que atrae a los mosquitos, en el aliento de un sujeto de prueba. No sólo eso, sino que el sensor de COV podía detectar concentraciones del orden de partes por billón. Esto es unas mil veces menos que la sensibilidad de la nariz de un perro, pero es un logro impresionante y ha inspirado al equipo a seguir innovando.
"Me gustaría ampliar el lado analítico del sistema utilizando algún tipo de IA. Esto podría permitir a nuestros sensores biohíbridos detectar tipos de moléculas más complejas", dijo Takeuchi. "Tales refinamientos podrían ayudar en nuestros objetivos no sólo a medir materiales peligrosos y peligros ambientales, sino quizás incluso las primeras etapas de enfermedades por el aliento y el olor corporal de los pacientes".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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