BIOSENSOR FOTÓNICO INTEGRADO CON CAPACIDAD DE DISCRIMINACIÓN DE CAPAS Y SISTEMA DE LECTURA COHERENTE, DISPOSITIVO, CONJUNTO Y MÉTODOS ASOCIADOS AL MISMO
Descripción
El desarrollo de biosensores fotónicos ha experimentado un gran auge en los últimos años debido a sus numerosas aplicaciones: diagnóstico de enfermedades, monitorización del medio ambiente o control de calidad en la industria alimentaria. Así, estos dispositivos deben asegurar una detección fiable, simple y rápida sin la necesidad de instrumentación ni personal cualificado. La tendencia actual es desarrollar biosensores ópticos integrados en un chip, basados en tecnología fotónica, que no requieran etiquetado ("label-free”) y puedan acercarse al punto de atención al paciente. En la superficie de estos dispositivos se deposita una capa de receptores biológicos a la que se adhiere el analito de interés tras hacer fluir la muestra sobre él mediante un canal de microfluídica. Esta unión molecular conforma una capa de analito, que es detectada mediante la interacción del campo evanescente del modo que se propaga por la guía con dicha capa. Sin embargo, mientras las capas de proteínas que típicamente se desean detectar presentan un grosor menor de 10 nm, la profundidad de penetración del modo que se propaga supera los 100 nm. Como consecuencia, es posible que el campo evanescente detecte pequeñas variaciones del índice ocasionadas por otros componentes de la muestra o fluctuaciones de la temperatura, dando lugar a una detección errónea o a un falso positivo.
La presente invención resuelve los problemas planteados anteriormente y, para ello, se propone, como primer objeto de invención, una nueva arquitectura interferométrica de tipo Mach-Zehnder con detección coherente que permita la discriminación de varias capas en la cubierta empleando dos o más estados ortogonales de la luz con distinta profundidad de penetración. Este dispositivo permite, mediante la propagación de dos polarizaciones sobre el mismo camino físico, obtener dos medidas de desfase independientes pero simultáneas en el tiempo, evitando la ambigüedad existente en los sistemas interferométricos convencionales. En otros objetos de la invención, se presentan diversos dispositivos que permiten adaptar el sistema para soportar modos de distinto orden, distintas longitudes de onda o una combinación de cualquiera de ellos.
Ventajas competitivas
Las ventajas que presenta el nuevo biosensor fotónico son las siguientes. En primer lugar, conserva las propiedades de los sistemas interferométricos convencionales, manteniendo su simplicidad y capacidad para detectar concentraciones de analito muy pequeñas.
La segunda ventaja es que permiten la propagación de dos o más modos o estados ortogonales de luz de forma simultánea, resultando en varias medidas independientes a partir de las cuales puede extraerse información adicional, como las variaciones de índices en diferentes regiones de la cubierta o el grosor de la capa adherida sobre su superficie.
La tercera ventaja es que se trata de un sistema de bajo coste, integrado y miniaturizado, donde los medios empleados para multiplexar los distintos estados de luz están acoplados a las guías de sensado y referencia. Esto permite mejorar la estabilidad y reducir la complejidad del equipamiento externo necesario para la lectura de las señales.
La cuarta ventaja es que permite la detección de fase de forma precisa evitando la ambigüedad y desensibilización.
Usos y aplicaciones
La invención podría tener un enorme impacto en todos los sectores donde es importante la detección e interacción molecular mediante el uso de la tecnología óptica integrada. En concreto, un biosensor con capacidad de discriminación de capas permite diferenciar y analizar fenómenos superficiales, distinguiéndose de otras interacciones o fluctuaciones de temperatura que pueden ocasionar una detección errónea.
Esta característica es especialmente importante en el diagnóstico biomédico, permitiendo detectar concentraciones muy pequeñas de determinados biomarcadores con el fin de diagnosticar enfermedades en sus etapas más tempranas.
Etiquetas
Sectores
Áreas
Número de publicación
ES2975382A1 Expediente
Titulares
UNIVERSIDAD DE MÁLAGA
Inventores
ANA SÁNCHEZ RAMÍREZ, IÑIGO MOLINA FERNANDEZ, RAFAEL GODOY RUBIO, JUAN GONZALO WANGUEMERT PEREZ, ROBERT HALIR , ALEJANDRO ORTEGA MOÑUX
Fecha de prioridad
16/11/2022
Nivel de protección: Mundial (países PCT)
Estado de tramitación: Patente concedida a nivel nacional (España) y solicitud de protección a nivel mundial (países PCT)
