A través del uso de una película híbrida hecha de grafeno y con nanocables de plata, los investigadores de UNIST han hecho lentes de contacto para la detección de múltiples biomarcadores que son claras y flexibles.
En la investigación, que se describe en la revista Nature Communications, los investigadores de UNIST utilizaron películas híbridas grafeno-nanocables para servir como conductor, transparente y electrodos extensibles. Mientras que la película híbrida sola no realiza ninguna detección, los electrodos no garantizan que los electrodos en las lentes de contacto no impidan la visión y que son lo suficientemente flexibles como para hacer uso de las lentes confortablemente.
Además de ofrecer una mayor transparencia y comodidad, las lentes de contacto desarrollados por los investigadores de UNIST se generan a partir de los modelos anteriores de lentes de contacto que son capaces de detectar múltiples biomarcadores.
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Esta lente de contacto debe ser capaz de recoger indicadores de la presión intraocular, la diabetes mellitus y otras condiciones de salud, de acuerdo con los investigadores.
Para detectar la presión intraocular, una capa dieléctrica está emparedada entre dos películas híbridas. En esta disposición, las películas se convierten en un condensador que responde a la presión intraocular.
A alta presión intraocular, el espesor de la capa dieléctrica disminuye, resultando en el aumento de la capacitancia. La alta presión intraocular también aumenta la inductancia de la bobina de la antena por la expansión lateral bi-axial.
Para la detección de glucosa, la capa de película híbrida superior está expuesta a las lágrimas y detecta la glucosa. En una región seleccionada de la película, los investigadores retiraron los nanocables de modo que sólo el grafeno se mantuvo. A continuación, la superficie de grafeno se recubrió con una enzima que se une selectivamente a la glucosa. Esta unión cambia la resistencia del grafeno.
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Los cambios de resistencia, inductancia y capacitancia en estos dos modos de detección pueden ser controlados de forma inalámbrica en tiempo real.
Uno de los aspectos desafiantes de la investigación fue el sensor de glucosa, según los investigadores.
“En las lágrimas, hay muchos iones y moléculas que interfieren y que potencialmente causan respuestas falsas positivas”, explicó Chang Young Lee, profesor asistente en UNIST y co-autor del estudio, en una entrevista por correo electrónico con los estándares IEEE Spectrum.
“Necesitamos poner a prueba la selectividad y fiabilidad a largo plazo del sensor de glucosa. El esfuerzo incluye el diseño y la búsqueda de una molécula que se une selectivamente a la glucosa, que es otra área de investigación de gran tamaño”.
Lee prevé esta investigación como una novedosa plataforma que permita la integración de sensores de glucosa en lentes de contacto blandos.
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“La medición de la glucosa en forma precisa y fiable es otra área de investigación grande”, agregó Lee.
“Un buen sensor de glucosa desarrollado por otro investigador, por ejemplo, se puede integrar fácilmente en nuestra plataforma”.
En esta novedosa plataforma, tanto el grafeno y los nanocables de plata contribuyen propiedades indispensables. Los nanocables de plata ofrecen una (1D) de material unidimensional realización, y mediante la creación de una red (malla) de él, es posible hacer una película transparente, y flexible.
Sin embargo, la película hecha de nanocables de plata tiene limitaciones, tales como alta resistencia de contacto en las uniones de nanocables-nanocables, voltajes bajos de degradación, pobre adhesión a los sustratos flexibles, y oxidación en ambientes hostiles.
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Aquí es donde entra el grafeno de dos dimensiones (2D), con sus propiedades de ser altamente transparente, maleable y flexible. Mediante la creación de una estructura híbrida de grafeno y nanocables, las limitaciones de los nanocables se superan. “La clave es el híbrido de estructuras 1D y 2D”, añadió Lee.
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