Procedimiento experimental: Las mitocondrias se aislan (a) al tiempo que se funcionaliza el biosensor (b). A continuación, se cargan en el dispositivo (c) y, después de una breve incubación, se miden sus funciones por métodos eléctricos y de fluorescencia. Artículo
Las excelentes propiedades del grafeno lo han convertido en pocos años en el material con más expectativas de futuro para desarrollar nuevas y mejores aplicaciones industriales. El problema fundamental al que se enfrenta es la dificultad para fabricarlo a gran escala, por lo que un sustituto válido en muchas de esas aplicaciones, hasta el momento, es el óxido de grafeno como el que fabrica Applynano.
Sin embargo también existen aplicaciones que no precisan de una fabricación masiva de grafeno, como algunos dispositivos útiles en investigaciones de laboratorio.
Este podría ser el caso de un particular biosensor descrito en un artículo publicado el mes pasado en la sección Scientific Reports, perteneciente a Nature. Gracias a este sensor científicos de la Universidad de California, Irvine, han podido investigar algunas de las circunstancias involucradas en el proceso de muerte celular programada en las mitocondrias, algo que podría ser de especial relevancia para forzar a las células cancerígenas a autodestruirse.
El sensor consiste en una capa de grafeno CVD transferida en una lámina de vidrio sobre la cual se incorpora pireno-NHS (1-pyrenebutanoic acid succinimidyl ester). Esta sustancia sirve de agente enlazante entre el grafeno y unos anticuerpos concretos (anti-TOM20) capaces de unirse a las mitocondrias. Gracias a la fuerte interacción pi-pi existente entre el pireno y el grafeno, este compuesto queda bien fijo al sensor, al tiempo que el grupo NHS ofrece un terminal amida para unirse a los anticuerpos.
A continuación, estos anticuerpos anti-TOM20 se incuban y se les permite unirse al grupo NHS del pireno, y por si ha quedado libre algún enlace ester del NHS, se añade etanolamina para inactivar estos posibles enlaces remanentes. La superficie aún expuesta de la capa de grafeno se pasiva con un tensioactivo (TWEEN20), protegiendo así el sensor de la adsorción de otras proteínas, y finalmente se lava todo el dispositivo con un tampón de KCl. Es en este momento cuando el sensor ya está listo para incubar sobre él las mitocondrias, aisladas de células HeLa.
Algunas imágenes que ilustran el novedoso sensor de grafeno, como un esquema del sensor funcionalizado (a) o una imagen del dispositivo (en b); extraídas del Artículo.
Todo el dispositivo ya funciolizado está rodeado de un electrodo de Ag/AgCl, y es que una de las propiedades del grafeno de las que se han aprovechado los investigadores para este sensor de laboratorio es su conductividad eléctrica. Gracias a ella han podido detectar electrónicamente sutiles cambios en la concentración de protones (el pH) de la membrana exterior mitocondrial cuando existen modificaciones en su interior a causa de distintos procesos, entre ellos la apoptosis o muerte celular programada.
Por otro lado, gracias a la transparencia de la lámina de grafeno, se ha podido medir el potencial de membrana del interior de las mitocondrias utilizando un colorante fluorescente potenciométrico. La relación entre los cambios en este potencial de membrana y el pH han permitido a los investigadores establecer nuevas teorías sobre algunos procesos en las mitocondias, como la metabolización de nutrientes y obtención de energía o la propia apoptosis.
De hecho, los investigadores resaltan la importancia de estos nuevos descubrimientos, ya que alteran algunas de las teorías existentes sobre la obtención de energía en las mitocondras y, en especial, porque podrían abrir nuevos caminos para manipular enfermedades como el cáncer, induciendo la autodestrucción en las células cancerígenas. Pero también destacan la importancia del biosensor de grafeno, un material que, a la vista está, está permitiendo avances científicos en múltiples campos y muy diferentes, incluso en investigaciones de laboratorio.
- Fuente: nota de prensa en Phys.org y artículo original.
