Sensores de glucosa basados en grafeno con un límite atomolar de detección

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Biotecnología
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• La diabetes mellitus afecta a millones de personas en todo el mundo, lo que requiere un monitoreo continuo de la glucosa.
• Los métodos actuales como los glucómetros son invasivos y incómodos.
• Hay necesidad de alternativas no invasivas y ultrasensibles para la detección de glucosa.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y caracterizar un transistor de efecto de campo de grafeno con puerta de electrolitos (GFET) para el monitoreo no invasivo de la glucosa.
• Optimizar la fabricación de una matriz GFET miniaturizada para una alta uniformidad y detección de bajo volumen de muestra.
• Evaluar el rendimiento, la selectividad y la robustez del biosensor GFET para aplicaciones del mundo real.

Principales métodos:

• Fabricación de una matriz GFET de 32 transistores en una huella de 1000 μm2.
• Funcionalización del grafeno con la glucosa oxidasa mediante espectroscopia Raman, XPS y mediciones del ángulo de contacto.
• Caracterización de la respuesta del GFET a la glucosa, incluidos los cambios de voltaje del punto de Dirac y el límite de detección.

Principales resultados:

• La fabricación optimizada produjo una matriz GFET de 32 transistores uniforme que detectaba muestras de 40 μL.
• La funcionalización del grafeno confirmó la inmovilización controlada de la glucosa oxidasa.
• El biosensor alcanzó un límite atomolar de detección y una alta sensibilidad (10,6 mV/década).
• Se ha demostrado su selectividad frente a interferentes comunes y se ha validado en las lágrimas artificiales/humanas.

Conclusiones:

• Los GFET con entrada de electrolitos ofrecen una plataforma transformadora para la detección no invasiva de la glucosa.
• El biosensor desarrollado presenta un rendimiento y una robustez superiores para aplicaciones prácticas.
• Esta tecnología allana el camino para la próxima generación de dispositivos portátiles de monitoreo continuo de glucosa para el manejo de la diabetes.