Detección en tiempo real de virus de enfermedades infecciosas mediante la búsqueda de huellas moleculares
POSTECH y UNIST desarrollan una tecnología innovadora para un sensor nanoespectral activo de gran alcance y ultrasensible, que supera las limitaciones actuales
Un equipo de investigación formado por el catedrático Kyoung-Duck Park y los doctorandos Taeyoung Moon y Huitae Joo, del Departamento de Física de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH), ha diseñado un "sensor espectroscópico de oro de banda ancha con nanoespacios" utilizando un material flexible capaz de doblarse para crear un espacio controlado. Con la tecnología desarrollada, es posible analizar rápidamente diversos tipos de materiales, incluidos los virus de enfermedades infecciosas, utilizando un único sensor nanoespectroscópico para encontrar huellas moleculares.
Un sensor Raman con separación sintonizable fabricado con nanogaps de oro sobre un sustrato flexible que facilita su flexión
POSTECH
Fotos del Centro de investigadores: De izquierda a derecha, Hyeongwoo Lee, Taeyoung Moon, Huitae Joo y Yeonjeong Koo en POSTECH. Derecha: Desde arriba, el profesor Kyoung-Duck Park del POSTECH y los profesores Dai-Sik Kim y Yung Doug Suh del UNIST.
POSTECH
La aparición de epidemias pandémicas como la de COVID-19 ha puesto de relieve la necesidad de métodos analíticos rápidos y precisos para prepararse ante posibles brotes futuros de virus. La espectroscopia Raman, que utiliza nanoestructuras de oro, ofrece información sobre la estructura interna y las propiedades químicas de los materiales mediante el análisis de las distintas vibraciones de las moléculas, conocidas como "huellas moleculares", utilizando la luz con notable sensibilidad. Por tanto, podría desempeñar un papel crucial en la determinación de la positividad de un virus.
Sin embargo, los sensores convencionales de espectroscopia Raman de alta sensibilidad sólo detectan un tipo de virus con un único dispositivo, lo que plantea limitaciones en términos de productividad, velocidad de detección y coste cuando se consideran aplicaciones clínicas.
El equipo de investigadores ha fabricado con éxito una estructura unidimensional a escala milimétrica, con nanogaps de oro que alojan una sola molécula con un ajuste hermético. Este avance permite la detección espectroscópica Raman de gran superficie y alta sensibilidad. Además, integraron materiales flexibles en el sustrato del sensor espectroscópico de nanocaps de oro. Por último, el equipo desarrolló una tecnología fuente para un sensor nanoespectral activo de banda ancha, que permite la detección a medida de sustancias específicas utilizando un único dispositivo, ampliando el nanogap hasta el tamaño de un virus y ajustando libremente su anchura para adaptarse al tamaño y tipo de materiales, incluidos los virus.
Además, mejoraron la sensibilidad y controlabilidad del sensor combinando tecnología de óptica adaptativa utilizada en campos como la óptica espacial, como el telescopio James Webb. Además, establecieron un modelo conceptual para ampliar la estructura unidimensional fabricada hasta convertirla en un sensor espectroscópico bidimensional, confirmando teóricamente la capacidad de amplificar las señales espectroscópicas Raman hasta varios miles de millones de veces. En otras palabras, se hace posible confirmar la positividad de los virus en tiempo real y en cuestión de segundos, un proceso que antes tardaba días en verificarse.
Se espera que los logros del equipo de investigación, actualmente pendientes de la aprobación de la patente, se utilicen para la respuesta rápida mediante pruebas de alta sensibilidad en tiempo real en caso de enfermedades infecciosas inesperadas como la COVID-19, para evitar la propagación indiscriminada. Taeyoung Moon, autor principal del trabajo, subrayó la importancia de su logro al afirmar: "Esto no sólo hace avanzar la investigación científica básica en la identificación de propiedades únicas de los materiales, desde las moléculas a los virus, sino que también facilita las aplicaciones prácticas, permitiendo la detección rápida de un amplio espectro de virus emergentes utilizando un único sensor a medida."
La investigación en colaboración se llevó a cabo conjuntamente con el equipo del profesor Dai-Sik Kim, del Departamento de Física del UNIST, y un equipo dirigido por el profesor Yung Doug Suh, del Departamento de Química del UNIST, que es director adjunto del Centro de Materiales de Carbono Multidimensionales del Instituto de Ciencias Básicas (IBS). Además, Yeonjeong Koo, Mingu Kang y Hyeongwoo Lee, del Departamento de Física de POSTECH, llevaron a cabo las mediciones. Los resultados de la investigación se han publicado recientemente en la revista internacional Nano Letters.
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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