El nuevo sensor tipo SERS ayuda en la detección temprana del cáncer

La espectroscopía Raman es una tecnología que le permite identificar células cancerosas entre una gran cantidad de células sanas, distinguir imágenes falsas de las reales y realizar una gran cantidad de otros estudios.

Sin embargo, la adopción generalizada de dicha tecnología se ve obstaculizada por el alto costo de los componentes electrónicos a partir de los cuales se crean dichos sistemas. Sin embargo, la tecnología aún puede ser ampliamente utilizada en la vida cotidiana, y no solo en los laboratorios, gracias al nuevo logro de un equipo integrado de especialistas dirigido por científicos de la Universidad de Buffalo.

Los científicos han creado sensores SERS en miniatura y económicos que pueden usarse, incluso en dispositivos móviles.

La tecnología SERS se basa en el análisis de rayos láser de longitud de onda variable reflejados por el material que se está estudiando. El logro es crear un material de sustrato sobre el cual se colocan las muestras. Este sustrato es universal y permite, de cierta manera, mejorar la "reacción inversa" de las moléculas de los compuestos que se tratan con un láser.


Histogramas volumétricos y de color de la estructura superficial de chips de plata NHC con muestras de tejido utilizando un microscopio confocal de escaneo láser 3D

La esencia del método es que un haz con una determinada longitud de onda se pasa a través de una muestra de la sustancia de prueba, que se dispersa al entrar en contacto con la muestra. Los rayos obtenidos se recogen en un solo haz utilizando una lente y se pasan a través de un filtro que separa los rayos débiles (0,001% de intensidad) de los rayos Rayleigh más intensos (99,999%). Los rayos Raman "puros" se amplifican y se envían a un detector, que registra la frecuencia de sus oscilaciones.

El lado positivo del método es que puede usar cantidades muy pequeñas de la sustancia. Los expertos dicen que incluso puede trabajar con muestras que no son visibles a simple vista. En este caso, el sustrato mejora el campo de luz, lo que mejora la "dispersión inelástica". Los científicos de la Universidad de Buffalo pudieron crear un sustrato universal para este tipo de investigación, mientras que la espectroscopía Raman habitual requiere el uso de diferentes sustratos para estudiar diversos materiales. Además, anteriormente se requería usar láseres con diferentes longitudes de onda y diferentes poderes.


Los resultados del análisis de tejidos de diversos tipos (incluidos los cánceres)

El sustrato universal, creado por expertos de la Universidad de Buffalo y la Universidad Fudan, es una red de banda ancha nanoestructurada. Esta red puede captar radiación de luz con diferentes longitudes de onda (de 450 a 1100 nm), que es utilizada por SERS. El sustrato consta de varias capas, una de las cuales es una capa de espejo de aluminio o plata. Un dieléctrico es una capa de silicio o alúmina. El dieléctrico separa el "espejo" y las nanopartículas de plata.

“Todo esto actúa como una llave maestra. En lugar de usar diferentes sustratos para la radiación de luz con diferentes longitudes de onda, usamos solo un sustrato. Es una especie de llave maestra que abre muchas puertas ”, dice Nan Zhang, un equipo de científicos.

Zang también afirma que el uso de dicho chip es posible en varios campos de la ciencia y la industria. "Poder trabajar incluso con una cantidad muy pequeña de la sustancia puede ayudar a identificar el cáncer, la malaria, el VIH y otros trabajos", comenta Nan Zang.

Como se mencionó anteriormente, el nuevo desarrollo se puede utilizar no solo en medicina. Por ejemplo, esta tecnología ayudará a distinguir la imagen original de una falsa, para determinar la concentración de toxinas en el aire o el agua, para determinar los componentes constitutivos de un arma química durante su uso.

Ahora los científicos del grupo del proyecto participan en varios estudios en el campo de la nanofotónica, biofotónica, el estudio de materiales híbridos y sus derivados, óptica no lineal y de fibra, metamateriales, optofluidos y mucho más. Gracias al trabajo de especialistas que estudian industrias relacionadas, se hizo posible crear un chip SERS universal.

Source: https://habr.com/ru/post/es381199/