Certains biocapteurs et dispositifs médicaux prometteurs fonctionnent bien dans des environnements de laboratoire vierges. Cependant, ils ont tendance à cesser de travailler pour fournir des traitements médicaux ou surveiller des problèmes de santé chroniques une fois exposés aux conditions réelles de fluides biologiques complexes.

Une épaisse couche d'encrassements recouvrira rapidement les biocapteurs, et il n'y a aucun bon moyen de les faire revivre une fois qu'ils ont cessé de travailler. Essentiellement, un biocapteur est seulement aussi bon que ses propriétés antisalissures.

Dans Matériaux APL , Aleksandr Noy et Xi Chen, du Laboratoire national Lawrence Livermore, passer en revue une variété d'approches développées pour lutter contre l'encrassement. Ces approches englobent les barrières physiques, traitements chimiques, surfaces antiadhésives, et des revêtements membranaires sélectifs qui forment des « portes » pour permettre uniquement à certaines espèces d'atteindre la surface de travail d'un capteur.

"Il existe tout un univers d'approches très astucieuses et assez efficaces pour protéger les biocapteurs de l'encrassement, ", a déclaré Noy. "Les chercheurs ont le choix de la technologie qu'ils peuvent adapter au type particulier de capteur qu'ils souhaitent concevoir."

Mais malgré tous ces progrès, Noy et Chen soulignent que l'encrassement reste un problème tenace qui peut encore détruire un bon biocapteur.

« Des développements supplémentaires sont nécessaires pour augmenter notre arsenal de méthodes de protection antifouling robustes, " dit Noy.

L'encrassement se produit dans un processus en quatre étapes. D'abord, les surfaces se recouvrent immédiatement d'une petite couche de molécules. Seconde, cette couche est recouverte de la couche principale d'encrassement. Troisième, la surface encrassée commence à former des biofilms. Quatrième, le biofilm évolue vers le macrofouling, qui se produit généralement en quelques jours ou semaines.

Le but est de supprimer l'attachement initial des molécules, car il est incroyablement difficile d'éliminer les biofilms une fois qu'ils se sont formés.

Un exemple de protection antifouling, basé sur le propre travail de Noy, est un capteur de pH avec des transistors à nanofils de silicium qui sont protégés par une membrane phospholipidique avec des pores de nanotubes de carbone intégrés dans la membrane.

"Les nanofils de silicium sont élégants, petit, et des capteurs de pH efficaces qui fournissent un signal électrique simple qui est modulé par le pH de la solution, " dit-il. " Malheureusement, chaque fois qu'ils entrent en contact avec un véritable milieu biologique, ils s'encrassent et cessent de fonctionner.

Pour contourner cela, son approche recouvre les capteurs d'une membrane lipidique pour fournir une barrière protectrice très robuste contre l'encrassement des protéines.

"Pour permettre aux protons de traverser cette barrière, nous avons intégré de minuscules pores de nanotubes de carbone dans la membrane, " Noy a dit. "Ces pores se trouvent être le canal conducteur de protons le plus efficace connu, ils fournissent donc un conduit idéal pour faire passer les protons à travers la barrière de protection."

Les capteurs ainsi protégés « peuvent résister à une exposition de trois jours à des solutions protéiques, Le Lait, et même le plasma sanguin et mesurent encore assez bien le pH, " il a dit.