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FOTÓNICA Y BIOMEDICINA

Nanotecnología láser para la salud

El proyecto europeo ‘Glucotear’, impulsado por el Grupo de Investigación de Óptica, ha permitido la creación de puntos cuánticos de carbono de elevada pureza, que podrían servir para la protección ocular o el seguimiento de la diabetes

 

Equipo 8 M. Fernández, C. Doñate, W. K. Kipnusu y G. Mínguez. - ÁLEX PÉREZ

R. D.
26/06/2020

La UJI ha desarrollado nanomateriales, sintetizados mediante técnicas de irradiación láser, con aplicaciones futuras en diversos ámbitos de la salud. El Grupo de Investigación de Óptica (GROC) ha creado puntos cuánticos de carbono de elevada pureza, que podrían servir para la protección ocular o el seguimiento de la diabetes. Las conclusiones del estudio se han publicado en la revista Particle & Particle Systems Characterization. Los resultados de esta investigación forman parte del proyecto europeo Glucotear, una iniciativa liderada por los miembros de GROC, bajo la coordinación del catedrático Jesús Lancis, y realizado con la colaboración del Servicio de Oftalmología del Hospital General Universitario de Castelló y la empresa BQ.

Financiación

Glucotear ha sido el primer proyecto de la UJI financiado mediante las acciones Marie Sk?odowska-Curie, en la modalidad becas individuales del programa europeo de investigación e innovación Horizon 2020. El investigador Wycliffe K. Kipnusu ha trabajado dos años en el proyecto junto con Gladys Mínguez, Carlos Doñate, Mercedes Fernández y Jesús Lancis, todos ellos coautores de esta publicación.

El objetivo de Glucotear era el desarrollo de un sensor óptico de glucosa basado en nanopartículas, que puede ser utilizado con un teléfono móvil. La idea es poder monitorizar el nivel de glucosa en sangre y evitar el molesto pinchazo en el dedo que se utiliza para la extracción de la muestra. De hecho, los investigadores de la UJI quieren llegar a monitorizar la glucosa en las lágrimas oculares, ya que esta concentración está correlacionada con su valor en la sangre. «La gran dificultad que se ha tenido ha sido el desarrollo de nuevos sensores más sensibles, puesto que la glucosa se encuentra mucho más diluida en la lágrima que en la sangre. Con esta finalidad, los científicos sintetizaron un nuevo sensor basado en la nanotecnología y la fotónica, a partir de la señal de fluorescencia emitida por las nanopartículas cuando se iluminan», argumentan desde el grupo de investigación de la UJI.

El futuro uso para protección ocular de las nanopartículas creadas por los investigadores de GROC-UJI es una de las novedades que presenta el trabajo. Estas, depositadas en sílice nanoporosa transparente, son capaces del reducir la potencia de un haz láser pulsado y, en consecuencia, pueden proteger al ojo de este tipo de radiaciones.

Técnica verde y sostenible

La síntesis basada en láser permite el desarrollo de una nanotecnología que puede considerarse «verde y sostenible, porque no requiere un exceso de productos químicos contaminantes ni produce, necesariamente, residuos. Además, el proceso para dotar de funciones a las nanopartículas --denominado funcionalización-- es simple, limpio y eficiente, porque se obtiene in situ durante el proceso de síntesis con láser pulsado», asevera la investigadora y profesora del Departamento de Física Gladys Mínguez.

La invención ha permitido la síntesis de un punto cuántico de carbono único, con una capacidad demostrada de detectar niveles muy bajos de glucosa, gracias a su elevada eficiencia cuántica en fluorescencia, en torno al 63%, y con una alta fotoestabilidad, probada durante más de 15 horas, como comenta el investigador Wycliffe Kipnusu. Esta nueva clase de punto cuántico de carbono abre la puerta a numerosas aplicaciones en empresas especializadas en la síntesis de nanopartículas; fabricantes de sensores (ópticos, detección de analitos o biomarcadores); en el sector sanitario y alimenticio y en centros de I+D+i.

Ciencia para la sociedad

El catedrático de Óptica Jesús Lancis, actualmente vicerrector de Investigación y Transferencia de la UJI, subraya que las tecnologías fotónicas y los dispositivos basados en el empleo de luz, como revela el proyecto financiado por la Comisión Europea Glucotear, tienen un papel, «cada vez más significativo en la resolución de los retos a los que se enfrenta la sociedad actual como la generación de energía, la eficiencia energética, el envejecimiento saludable, el cambio climático o la seguridad de la población».

La iniciativa Glucotear ha contribuido de manera significativa al desarrollo de un nuevo sensor óptico para medir la glucosa. Pero no solo eso, los puntos cuánticos de carbono fabricados también presentan una triple emisión en tres colores (azul, verde, rojo) que es adecuada para muchas otras aplicaciones, incluidas imágenes biológicas, sensores y diodos emisores de luz. Adicionalmente, se obtuvo una alta emisión de fluorescencia cuando se depositaban los puntos cuánticos de carbono en matrices de estado sólido, ampliando así sus posibles aplicaciones.