Investigadores del Grupo de Fenómenos Ondulatorios (GFO), adscrito al Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universitat Politècnica de València, están trabajando en el desarrollo de un nuevo tipo de biosensor “label free” de alta resolución para prevención y diagnóstico en el campo de la salud. Basado en el uso de microbalanzas de cuarzo de muy alta frecuencia, este biosensor permitiría detectar de forma rápida, fácil, directa y en tiempo real patógenos como bacterias y virus, entre otras aplicaciones. El trabajo de los investigadores de la UPV fue publicado el pasado mes de abril en la revista Sensors

Según explica Antonio Arnau, investigador del GFO, los biosensores “label free” han sido principalmente utilizados en la industria farmacéutica teniendo como principal inconveniente sus elevados costes y la necesidad de usuarios expertos para su manejo e interpretación de los datos. “Sin embargo, los nuevos retos a los que se enfrenta la investigación hacen que empresas y centros de I+D estén demandando biosensores “label free” más sensibles con capacidad de análisis en tiempo real, a un coste reducido y de fácil manejo e interpretación de la información”, apunta Arnau.

Para el desarrollo de los nuevos  los investigadores de la UPV están aplicando la técnica microgavimétrica. “Esta técnica es la que ha permitido la implementación de un método de detección cuantitativo, directo y en tiempo real de interacciones biomoleculares tales como antígeno-anticuerpo, detección de patógenos, adhesión celular, adsorción e hibridación de oligonucleótidos e interacciones de secuencias complementarias de DNA, caracterización de la absorción de proteínas, y detección de bacterias y virus, entre otras”, explica Antonio Arnau.

Además de la detección sencilla, directa y en tiempo real, los biosensores “label free” destacan por su capacidad de regeneración, lo que ofrece importantes ventajas en relación a técnicas de análisis convencionales. Así, por ejemplo, los investigadores del GFO, en colaboración con el Grupo de Inmunotecnología del Instituto I3BH de la UPV, han desarrollado ya un biosensor piezoeléctrico que es capaz de detectar el antígeno diana en una pequeña muestra fluida en menos de 15 minutos y regenerar el sensor hasta 150 veces en un proceso cíclico, sin pérdida importante de sensibilidad.

El GFO lleva investigando esta técnica durante más de 15 años. Recientemente este equipo ha realizado avances importantes tanto en las técnicas de caracterización como en la tecnología de soporte del sensor y de la fluídica asociada, que pueden permitir acometer los retos pendientes para su aplicación al desarrollo de sensores bioquímicos, y en particular de biosensores piezoeléctricos “label free”.

El grupo que dirige el profesor Antonio Arnau ha conseguido desarrollar una nueva generación de sensores de microbalanza de cuarzo de muy alta frecuencia, con sensibilidades muy superiores a las de los existentes actualmente, que van a permitir aumentar más de 1000 veces (3 órdenes de magnitud) el límite de detección de estos sensores en relación a las microbalanzas convencionales, alcanzando, e incluso superando, los límites de los sistemas ópticos “label free” actuales. Todo ello, unido a los avances del grupo en las técnicas de caracterización de estos sensores, ha proporcionado la base para una nueva generación de microbalanzas denominadas “QCM de Alta Resolución”.

Transferencia al mercado

El profesor Arnau con otros miembros del GFO ha creado una empresa, spin-off de la Universitat Politècnica de València, denominada “Advanced Wave Sensors (AWSensors)” con el objeto transferir los resultados de tanto años de investigación.  

En este sentido, el Ministerio de Ciencia e Innovación acaba de aprobar la financiación, dentro del Programa INNPACTO 2011, el proyecto DETECTA: Demostrador tecnológico basado en transductores acústicos para aplicaciones de prevención diagnóstico en salud, que ejecutará un consorcio formado por AWSensors, Neoris España S.L. y la Universitat Politècnica de València. Este proyecto tiene como objetivo la realización de la prueba de concepto y validación de la tecnología QCM de Alta Resolución (High Resolution QCM – HR-QCM) para su transferencia al mercado. En concreto, plantea la validación de esta tecnología para la detección de virus, detección de hibridación de oligonucleótidos de ADN bacteriano y detección de residuos antibióticos en aguas.

FOTO: Los investigadores Antonio Arnau –en primer plano-, José Vicente García y Juan Antonio Buitrago,  junto al equipo de medición que han desarrollado