Biosensores de Transistor de Efeito de Campo Oferecem Alta Sensibilidade e Detecção em Tempo Real em Saúde, Segurança Alimentar e Monitoramento Ambiental

A demanda por biosensores eletrônicos sensíveis e seletivos — dispositivos analíticos que monitoram um alvo de interesse em tempo real — está crescendo para uma ampla gama de aplicações. Eles são ideais para saúde em ambientes clínicos, descoberta de medicamentos, segurança e controle de qualidade de alimentos, e monitoramento ambiental.

Biosensores eletrônicos são atraentes devido à sua simplicidade, curto tempo de análise, baixo custo de fabricação, preparação mínima de amostra e potencial para serem usados em campo por pessoal não treinado.

Pesquisadores da Universidade Livre de Bozen-Bolzano e ETH Zurich revisaram avanços científicos de biosensores de transistor de efeito de campo de nanotubo de carbono com porta eletrolítica (EG-CNTFET). Estes dispositivos são caracterizados por propriedades eletrônicas superiores e amplificação de sinal intrínseca, e são capazes de detectar uma ampla gama de biomoléculas com alta sensibilidade.

Um dos principais componentes de um biossensor é seu elemento de bioreconhecimento — como enzimas, anticorpos, aptâmeros ou membranas seletivas de íons — que reconhece seletivamente o analito (uma substância cujos químicos são medidos e identificados) de interesse. Dispositivos de biotransdução convertem a interação entre o elemento de bioreconhecimento e analito em um sinal elétrico mensurável.

"Biosensores usando (transistores de efeito de campo) como elementos de biotransdução são um dos dispositivos mais promissores para aplicações de biossensoriamento, porque já demonstraram altas sensibilidades para vários analitos até concentração picomolar", disse Mattia Petrelli, da Universidade Livre de Bozen-Bolzano. "Entre todos os materiais possíveis que podem ser usados para biossensores baseados em FET, nanotubos de carbono semicondutores são interessantes, porque têm propriedades elétricas e químicas favoráveis."

Organizando esses biosensores com diferentes elementos de bioreconhecimento, "é possível alcançar detecção seletiva de diferentes analitos, como biomoléculas, biomarcadores de câncer, bactérias e íons, para citar apenas alguns", disse Petrelli. "Apesar de relatórios que demonstram o potencial de tradução destes biosensores para aplicações do mundo real, desafios devem ser superados antes que estejam comercialmente disponíveis."

Biosensores baseados em EG-CNTFET são atualmente capazes de detectar apenas um analito por vez. Diferentes interfaces dentro de meios complexos, como sangue, suor ou saliva, também tornam a detecção de sinais específicos desafiadora.

"Isso limita a aplicabilidade destes biosensores para aplicações da vida real", disse Petrelli. "A seletividade do dispositivo deve ser cuidadosamente avaliada contra todos os possíveis agentes interferentes, especialmente dentro de ambientes de detecção complexos. Uma vez que esses desafios sejam enfrentados, podemos vislumbrar estes biosensores sendo implementados para diversas aplicações no futuro próximo."