Introducción

La nanotecnología es una disciplina científica que se desarrolla en la escala nanométrica, es decir, en una medida que va desde 1 a 100 nanómetros. Esta ciencia ha traído grandes avances en distintas áreas, como la medicina, la electrónica, la energía y el medio ambiente, entre otras. En particular, la Nanobiología es una rama de la nanotecnología que se dedica a estudiar cómo los procesos biológicos interactúan con los materiales y estructuras nanométricas. Uno de los campos más desarrollados en Nanobiología son los sensores biológicos basados en nanomateriales. Estos sensores son dispositivos capaces de detectar y medir la presencia de moléculas específicas, como proteínas, enzimas, ácidos nucleicos o células, en una muestra biológica. En este artículo, vamos a profundizar en los aspectos fundamentales y aplicaciones de los sensores biológicos basados en nanomateriales.

Sensores basados en nanotubos de carbono (CNTs)

Los nanotubos de carbono son una de las principales estructuras nanométricas utilizadas en la fabricación de sensores biológicos. Estos nanotubos son cilindros de carbono de diámetro nanométrico, cuya longitud puede ser varias veces mayor. Los CNTs poseen propiedades eléctricas y mecánicas únicas, así como una alta capacidad para unir moléculas biológicas específicas. Una posible aplicación de los sensores basados en CNTs es la detección del cáncer. La idea es utilizar CNTs unidos a anticuerpos específicos para una proteína presente en la superficie de las células cancerosas. Cuando esa proteína se une a los anticuerpos, se produce una alteración en la corriente eléctrica que fluye a través de los CNTs, lo que indica la presencia del cáncer en una muestra de sangre.

Sensores basados en nanopartículas de oro

Las nanopartículas de oro son otro material ampliamente utilizado en la fabricación de sensores biológicos. Estas partículas tienen algunas propiedades ópticas y electrónicas únicas. En particular, su tamaño y composición química pueden ajustarse para unir moléculas biológicas específicas. Una posible aplicación de los sensores basados en nanopartículas de oro es la detección de proteínas cardiacas en la sangre. La idea es utilizar nanopartículas de oro unidos a anticuerpos específicos para una proteína que se libera en el torrente sanguíneo en caso de un ataque al corazón. Cuando esa proteína se une a los anticuerpos, se produce un cambio en la absorbancia de la luz que incide sobre las nanopartículas de oro, lo que indica la presencia de la proteína en la muestra.

Sensores basados en nanocristales semiconductores (QDs)

Los nanocristales semiconductores, también conocidos como puntos cuánticos (QDs), tienen un tamaño típico de 2 a 10 nanómetros y son capaces de emitir fluorescencia de alta intensidad y duración prolongada. Los sensores basados en QDs emiten una señal de fluorescencia que puede detectarse fácilmente, lo que facilita la visualización y la cuantificación de las moléculas biológicas objetivo. Una posible aplicación de los sensores basados en QDs es la detección de bacterias patógenas en una muestra biológica. La idea es utilizar QDs unidos a anticuerpos específicos para las proteínas de la membrana de la bacteria. Cuando las bacterias se unen a los anticuerpos, se produce una alteración en la intensidad de la fluorescencia de los QDs, lo que indica la presencia de las bacterias en la muestra.

Conclusiones

En conclusión, los sensores biológicos basados en nanomateriales son una herramienta potente para la detección y medición de moléculas biológicas específicas en una muestra. Los nanotubos de carbono, las nanopartículas de oro y los nanocristales semiconductores son algunos de los materiales ampliamente utilizados en la fabricación de sensores biológicos. Cada uno de estos materiales tiene propiedades únicas que permiten la detección precisa de una amplia gama de moléculas biológicas. Los sensores basados en nanomateriales tienen aplicaciones significativas en la investigación biomédica, la detección de enfermedades y el control de calidad alimentario. A medida que la nanotecnología continúa evolucionando, podemos esperar que los sensores biológicos basados en nanomateriales avancen y se conviertan en una parte integral de muchas disciplinas científicas.