Sustratos flexibles y de bajo coste para labores de detección nanoplasmónica
Gracias a una capacidad sin precedentes para concentrar la luz a escala nanométrica, las nanoestructuras plasmónicas han desempeñado una función importante en el campo de la nanotecnología, sobre todo utilizadas en distintas aplicaciones sensoras. «La adsorción de nanopartículas plasmónicas en los sustratos de manera controlada es un proceso fundamental para fabricar dispositivos nanoplasmónicos en los que las nanopartículas amplifican los campos electromagnéticos para aumentar el rendimiento de los dispositivos», afirma Luis Liz-Marzán, coordinador del proyecto financiado con fondos europeos PLASMAQUO. El proyecto PLASMAQUO se creó para desarrollar materiales nanoestructurados basados en nanopartículas plasmónicas de oro como sustratos destinados a la detección ultrasensible de procesos de comunicación entre células vivas. «En concreto, nos dedicamos a la comunicación intercelular bacteriana, denominada percepción de quórum, la cual se basa en la producción, liberación y detección de moléculas pequeñas de señalización que permiten a las bacterias controlar su entorno y densidad de población», explica Liz-Marzán. La percepción de quórum regula una amplia gama de procesos fisiológicos microbianos, como la virulencia y la formación de biopelículas bacterianas, las cuales son las formas de colonización más exitosas entre microbios. «La estrecha relación entre la percepción de quórum y las biopelículas y la patogenia de distintas enfermedades infecciosas como la neumonía en la fibrosis quística, obliga a contar con estrategias nuevas para el análisis no invasivo de percepción de quórum en poblaciones bacterianas vivas», afirma Liz-Marzán. «La capacidad parta observar este tipo de comunicación química en poblaciones microbianas ampliará el conocimiento que poseemos sobre sus funciones, y podría dar lugar a nuevas estrategias terapéuticas antibacterianas con aplicaciones biomédicas relevantes». Más allá de la última generación Los investigadores del proyecto se sirvieron de espectrometría Raman de superficie mejorada (SERS) como técnica de análisis que se basa en la generación de campos eléctricos elevados en la superficie de las nanopartículas metálicas mediante iluminación en condiciones de resonancia de plasmones superficiales. No obstante, las limitaciones inherentes a la técnica SERS hacen que siga siendo complicado detectar con precisión en medios biológicos complejos debido al ruido de fondo de otras especies y a la adsorción no específica de biomoléculas que podrían obstaculizar la interacción de moléculas objetivo en la superficie activa del SERS. Para superar este reto, PLASMAQUO ideó sustratos nanoestructurados plasmónicos a modo de plataformas en las que cultivar bacterias y detectar in situ y sin marcadores las moléculas señalizadores secretadas hacia el sensor plasmónico. Para evitar la contaminación del sensor óptico con otras biomoléculas presentes en el medio de cultivo, el equipo fabricó materiales híbridos compatibles con las células y compuestos de un componente plasmónico en una matriz porosa. Esto ejerce como cedazo molecular que restringe la difusión hacia las nanopartículas metálicas. «PLASMAQUO fue más allá de la última generación en campos como la síntesis de nanopartículas coloidales, estudios de comportamiento de fases coloidales y la comprensión de los mecanismos de SERS de cara al diseño de nanopartículas plasmónicas nuevas de enorme eficacia», declaró Liz-Marzán. Allanar el camino Este trabajo permitió demostrar el rendimiento de distintos materiales plasmónicos específicos en la detección y la obtención de imágenes de procesos de percepción de quorum en biopelículas del patógeno humano oportunista Pseudomonas aeruginosa. Según Liz-Marzán, el proyecto allanó el camino a la aplicación de sensores plasmónicos en distintos ámbitos. Por ejemplo, pueden incorporarse en implantes, catéteres o dispositivos médicos implantables para vigilar posibles infecciones de un modo no invasivo. «Si tenemos en cuenta la resistencia de las biopelículas bacterianas a los agentes químicos empleados en labores de limpieza, podrían resultar de enorme importancia para distintas industrias», añadió Liz-Marzán. «La aplicación de sensores plasmónicos para la detección in situ mediante dispositivos Raman portátiles podría dar lugar a detecciones precoces y facilitar su erradicación».
Palabras clave
PLASMAQUO, SERS, plasmónico, sustratos nanoestructurados, estrategia antibacteriana
