Fabricado el primer medidor de ph de tamaño nanométrico
(NC&T) Este logro, alcanzado en la Universidad Rice, entrega a los biólogos el primer medio potencial para medición precisa de cambios de pH sobre un amplio rango, en tiempo real, dentro de células vivas u otro material biológico a escala microscópica.
"Casi todos los biólogos con los que hablé, ya tenían en mente una o dos cosas que deseaban medir", explica Naomi Halas, investigadora principal, profesora de ingeniería electrónica y computación, profesora de química, y directora del Laboratorio para Nanofotónica (LANP), en la Universidad Rice.
No debe parecernos raro que haya tanto interés en utilizar el nuevo dispositivo. Por ejemplo, el pH puede ser muy útil para determinar si algunos tumores son o no malignos. Con los métodos actuales, se necesita una muestra del tumor, extraída físicamente mediante una biopsia (un procedimiento doloroso e invasivo), a la que luego se evalúa visualmente bajo un microscopio. El nuevo medidor de pH del LANP puede ser usado en su lugar como si fuera una "biopsia óptica", para medir el pH dentro del tumor con nada más invasivo que una inyección.
El equipo de Halas creó el sensor de pH usando nanocaparazones, unas nanopartículas ajustadas ópticamente inventadas por Halas. Cada nanocaparazón contiene un pequeño núcleo de sílice no conductora cubierta por una fina capa de metal, usualmente oro. Mucho más pequeños que una célula viva, los nanocaparazones pueden ser producidos con gran precisión, y la cubierta de metal puede ser ajustada para absorber o dispersar una luz con una longitud de onda específica.
Para formar el sensor de pH, el equipo de Halas revistió los nanocaparazones con moléculas sensibles al pH llamadas pMBA. Cuando éstas se colocan en una solución de acidez variable y se las ilumina, el dispositivo provee un pequeño pero fácilmente detectable cambio en las propiedades de la luz dispersada que, cuando es "descodificado", puede ser usado para determinar el pH del entorno local con una precisión extraordinariamente alta. Inspirado por técnicas que normalmente se aplican al reconocimiento de imágenes, el equipo formuló un eficiente procedimiento de aprendizaje estadístico para calibrar las mediciones del dispositivo, alcanzando un promedio de precisión de 0,1 unidades de pH.
El término "pH" fue acuñado por el químico danés Soren Sorensen en 1909 como un modo práctico para expresar la acidez de una solución. El rango del pH va desde 1 (la mayor acidez) a 14 (la mayor alcalinidad).
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