Alcuni promettenti biosensori e dispositivi medici funzionano bene in ambienti di laboratorio incontaminati. Però, tendono a smettere di lavorare per fornire terapie mediche o monitorare problemi di salute cronici una volta esposti alle condizioni del mondo reale di fluidi biologici complessi.

Uno spesso strato di foulant coprirà rapidamente i biosensori, e non c'è un buon modo per rianimarli una volta che hanno smesso di lavorare. Essenzialmente, un biosensore è buono solo quanto le sue proprietà antifouling.

In Materiali APL , Aleksandr Noy e Xi Chen, del Lawrence Livermore National Laboratory, rivedere una varietà di approcci sviluppati per combattere il fouling. Questi approcci comprendono barriere fisiche, trattamenti chimici, superfici antiaderenti, e rivestimenti selettivi simili a membrane che formano "porte" per consentire solo a determinate specie di raggiungere la superficie di lavoro di un sensore.

"Esiste un intero universo di approcci molto intelligenti e abbastanza efficaci per proteggere i biosensori dalle incrostazioni, " ha detto Noy. "I ricercatori possono scegliere la tecnologia che possono adattare al particolare tipo di sensore che vogliono progettare".

Ma nonostante tutti questi progressi, Noy e Chen sottolineano che il fouling rimane un problema ostinato che può ancora distruggere un buon biosensore.

"Sono necessari ulteriori sviluppi per aumentare il nostro arsenale di solidi metodi di protezione antivegetativa, "Noi ha detto.

Il fouling si verifica in un processo in quattro fasi. Primo, le superfici si ricoprono immediatamente di un piccolo strato di molecole. Secondo, questo strato viene ricoperto dallo strato principale di foulant. Terzo, la superficie sporca inizia a crescere biofilm. Il quarto, il biofilm progredisce verso il macrofouling, che di solito si verifica entro giorni o settimane.

L'obiettivo è sopprimere l'attacco iniziale delle molecole, perché è incredibilmente difficile rimuovere i biofilm una volta formati.

Un esempio di protezione antivegetativa, basato sul lavoro di Noy, è un sensore di pH con transistor a nanofili di silicio protetti da una membrana fosfolipidica con pori di nanotubi di carbonio incorporati all'interno della membrana.

"I nanofili di silicio sono eleganti, piccolo, ed efficienti sensori di pH che forniscono un segnale elettrico diretto che è modulato dal pH della soluzione, " ha detto. "Purtroppo, ogni volta che entrano in contatto con un vero mezzo biologico si sporcano e smettono di funzionare."

Per aggirare questo, il suo approccio copre i sensori con una membrana lipidica per fornire una barriera protettiva molto robusta contro le incrostazioni proteiche.

"Per consentire ai protoni di passare attraverso questa barriera, abbiamo incorporato minuscoli pori di nanotubi di carbonio all'interno della membrana, " Ha detto Noy. "Questi pori sembrano essere il canale conduttivo protonico più efficace conosciuto, quindi forniscono un condotto ideale per far passare i protoni attraverso la barriera protettiva".

I sensori protetti in questo modo "possono resistere a tre giorni di esposizione a soluzioni proteiche, latte, e anche il plasma sanguigno e misurare ancora il pH abbastanza bene, " Egli ha detto.