Nella diagnostica clinica, è fondamentale monitorare le biomolecole in modo semplice, modo rapido e sensibile. I medici più spesso monitorano gli anticorpi perché queste piccole proteine ​​si legano agli antigeni, o sostanze estranee, affrontiamo ogni giorno. La maggior parte delle biomolecole, però, hanno caratteristiche di carica complicate, e la risposta del sensore dai sistemi di nanotubi di carbonio convenzionali può essere irregolare. Un team in Giappone ha recentemente rivelato come funzionano questi sistemi e ha proposto modifiche per migliorare notevolmente il rilevamento delle biomolecole. Riportano i loro risultati nel Rivista di fisica applicata .

Questi ricercatori hanno dimostrato una nuova tecnica per rilevare, misurare e analizzare biomolecole con distribuzioni di carica disomogenee regolando la soluzione in cui monitorano la biomolecola. Hanno utilizzato transistor a film sottile di nanotubi di carbonio (CNT-TFT) per individuare la quantità precisa di una specifica biomolecola presente in un campione.

I biosensori CNT-TFT utilizzano recettori di anticorpi immunitari chiamati aptameri per rilevare la carica elettrica netta della parte della molecola bersaglio. Dopo che gli scienziati hanno identificato una molecola, viene fatto attaccare un anticorpo in soluzione. Quell'anticorpo si collega quindi a un aptamero su un film sottile di nanotubi di carbonio che converte la connessione in un segnale elettrico per il rilevamento del sensore. Con questa risposta avanzata del sensore, i ricercatori possono determinare la lunghezza di Debye, o la distanza tra una carica puntiforme e la molecola, per mappare le distribuzioni irregolari di carica di una molecola.

Il gruppo ha scoperto che dovevano osservare come le cariche erano distribuite vicino alla superficie di una molecola per comprendere il comportamento complicato nel segnale del sensore. "Nonostante sia la stessa molecola bersaglio, le polarità della risposta del sensore sono completamente diverse da positiva o negativa, " disse Ryota Negishi, un autore sulla carta.

"Abbiamo ottenuto il miglioramento della gamma dinamica utilizzando una bassa concentrazione di soluzione tampone, " Negishi ha detto. "Di conseguenza, abbiamo chiarito il meccanismo della complicata risposta del sensore che non è stato chiarito nei rapporti precedenti."

Molte caratteristiche diverse di un esperimento possono influenzare la lunghezza di Debye di una molecola, quindi questi risultati mostrano la promessa per un ulteriore controllo dei sensori e la modifica della loro gamma dinamica.

Prossimo, Negishi e i suoi colleghi sperano di trovare un modo per utilizzare le loro scoperte in scenari più reali. "Per l'applicazione pratica, è essenziale sviluppare una tecnologia di rilevamento che possa essere rilevata in condizioni di alta concentrazione vicino al sangue".