"Resonador de cristal de cuarzo para la caracterización en tiempo real de los fenómenos a escala nanométrica relevantes para aplicaciones biomédicas" es el nombre del estudio publicado por esta editorial científica.
Los investigadores unicentralistas doctor Óscar Leonardo Herrera Sandoval, vicerrector académico, y doctor Luis Armando Carvajal, docente de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Básicas, son los autores del artículo “Resonador de cristal de cuarzo para la caracterización en tiempo real de los fenómenos a escala nanométrica relevantes para aplicaciones biomédicas”, que fue seleccionado por la editorial Springer para hacer parte del libro In – situ characterization techniques for nanomaterials.
La publicación, escrita totalmente en inglés, aborda a profundidad contenidos relacionados con la nanociencia y la nanotecnología. El libro hace parte de la séptima edición de una serie de 40 volúmenes y es editado por el reconocido científico Challa S.S.R Kumar, quien se desempeña como director del Centro de Investigación Friend Energy Frontier de la Universidad de Harvard.
En el libro se explican aplicaciones modernas y técnicas avanzadas en el campo del sensado relacionado con nanomateriales, que hacen de este volumen una lectura esencial para los científicos investigadores, de la academia y la industria, interesados en estas temáticas.
El aporte hecho por los investigadores de la Universidad Central proporciona una visión general sobre el uso de la microbalanza de cuarzo, utilizada en la caracterización de fenómenos a nanoescala en aplicaciones que son relevantes en biomedicina.
Investigación
Esta contribución científica surgió de un proyecto de investigación financiado por Colciencias, el cual, para ese entonces, contó con el apoyo de una red integrada por varias entidades, entre ellas: el centro de investigación Corpogen, la Corporación para Investigaciones Biológicas (CIB), el grupo de investigación en Bioinformática de la Universidad Nacional, el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico de la Industria Electro Electrónica y Tic (CIDEI) y la Universidad Central, a través del proyecto Clúster de Investigación en Ciencias y Tecnologías Convergentes Nano, Bio, Info, Cogno (NBIC).
Luego, pasó a ser trabajo de grado del investigador Luis Armando Carvajal para la obtención del doctorado en Ingeniería Biomédica. Fue precisamente él quien recibió la invitación del científico Kumar para vincular el texto a la reciente publicación del libro.
“Todo inició en 2015, durante mi doctorado en la Universidad Politécnica de Madrid. Mi tutor era el doctor Óscar Herrera. Acabábamos de hacer una primera publicación relacionada con el funcionamiento de la micro balanza de cuarzo, eje temático del capítulo del libro. Un día cualquiera recibí un correo electrónico con la invitación del doctor Kumar para participar en la creación de un capítulo para el libro. Yo extendí esta invitación a mis tutores y a unos colaboradores amigos, así constituimos el equipo de trabajo”, señaló Carvajal.
Por su parte, el doctor Óscar Herrera añade que el proyecto surge ante la búsqueda de un biosensor.
“Desde la UC propusimos trabajar con una técnica denominada balanza de cuarzo, que podía servir como dispositivo sensor. Con el tiempo, Luis adquirió un gran manejo de la técnica, logrando identificar que esta podía ser utilizada, no solamente para sensado de moléculas de algunas enfermedades, como la tuberculosis, sino ser repotenciada para uso de otras aplicaciones”.
Una de las ventajas de esta técnica, explicada en el libro, es que puede ser utilizada fuera del laboratorio, lo que significa un valor agregado para su uso. Además, otro de sus beneficios es la capacidad de detectar licor adulterado, trabajo que hoy se realiza en los laboratorios de la Universidad Central.
Resonador de cristal de cuarzo
El dispositivo es pequeño, ligero y portable. La UC lo implementa en el Laboratorio de Caracterización de Nuevos Materiales, espacio que está siendo acondicionado para convertirse en la estancia de Nanotecnología, con el almacenamiento de todas las herramientas y dispositivos necesarios para el manejo del sensado y biosensado.
“Esta técnica se utiliza en la gran mayoría de laboratorios de investigación del mundo en los que se realizan trabajos de biosensado general, pero ¿qué es lo interesante y novedoso de nuestra propuesta? que no hay dispositivos comerciales y portables que utilicen la técnica propuesta por los investigadores de la UC”, asegura el doctor Herrera.
Precisa que el factor principal para la invitación a participar en el libro son las publicaciones previas realizadas sobre sensado para tuberculosis, relacionadas con la optimización del diseño de una Microbalanza de Cristal de Cuarzo (QCM) para la caracterización de fluidos biológicos.
Carvajal, Herrera y el resto de investigadores que participaron en esta publicación, describen ampliamente —en 61 páginas, del capítulo 9 del libro— la nueva forma de encontrar las propiedades dieléctricas de la muestra líquida utilizando el resonador de cristal de cuarzo (QCR). En este capítulo se describen aplicaciones notables recientes de QCR en el contexto biomédico.
Por consiguiente, las aplicaciones de estos sensores abarcan desde aplicaciones médicas de monitoreo ambiental, hasta aplicaciones mixtas con otras técnicas como la microscopía de fuerza atómica (AFM), la resonancia de plasmón superficial (SPR) y técnicas electroquímicas para mejorar la respuesta del sistema sensor.
Asimismo, los sensores del modo de cizallamiento de espesor (TSM) y, en particular, los sensores del resonador de cristal de cuarzo (QCR), son sistemas muy eficientes debido a su elevada precisión, sensibilidad y capacidad de biofuncionalización. Son altamente confiables cuando se miden muestras depositadas, tanto para medios gaseosos como líquidos.
Este método descrito por los investigadores unicentralistas se puede usar para monitoreo en tiempo real y su costo de fabricación es relativamente bajo. Estas características explican las muchas aplicaciones posibles de los sensores QCR como biosensores.
Autores del artículo
Los autores del trabajo son: el doctor Luis Armando Carvajal Ahumada, PhD en Ingeniería Biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), España, actual docente de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Básicas de la UC; el doctor Óscar Leonardo Herrera Sandoval, vicerrector académico de la UC y líder del proyecto Clúster de Investigación en Ciencias y Tecnologías Convergentes Nano, Bio, Info, Cogno (NBIC); Nuria Peña Pérez, del Centro de Tecnología Biomédica (CTB) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), España; Felipe Andrés Silva Gómez, investigador de la Corporación de Alta Tecnología para la Defensa (Codaltec), en Villavicencio; Mariano Alberto García-Vellisca y el doctor José Javier Serrano Olmedo, ambos del Centro de Tecnología Biomédica (CTB) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), España.
Editorial Springer
La editorial Springer (Berlin/Heidelberg), fundada en 1842, hoy es una de las editoriales científicas privadas más grandes del mundo. Los campos en que desarrolla su actividad editorial son múltiples, entre ellos la física, la química y la ingeniería. Es una editorial global que publica libros, textos electrónicos y publicaciones científicas de revisión por pares relacionados con ciencia, tecnología y medicina. En total, mantiene alrededor de 17.000 títulos de fondo vivo y más de 400 revistas.
Sobre el científico Challa Kumar
Challa Kumar, PhD, es líder de grupo de Nanofabricación en el Centro de Microestructuras y Dispositivos Avanzados (CAMB), en la Universidad Estatal de Louisiana en Baton Rouge. En 2006, fue ganador del Premio de Tecnología Nano 50 por su trabajo en nanopartículas de base magnética para imágenes y tratamiento del cáncer. Entre sus intereses está la investigación de enfoques ascendentes para el diseño y la síntesis de nanomateriales atómicamente precisos para procesos de energía verde y biomedicina. Actualmente es el editor en jefe de la revista Reseñas de Nanotecnología.
