Láminas de oro más delgadas, biosensores mejorados

La sociedad moderna enfrenta una creciente demanda de sensores rápidos y fiables capaces de detectar cambios químicos y biológicos en tiempo real. Los dispositivos portátiles de monitorización sanitaria, por ejemplo, podrían beneficiarse enormemente de biosensores tan avanzados. Unos candidatos prometedores son los quimiorresistores, sensores que convierten las interacciones químicas entre su superficie y las moléculas a detectar en un cambio medible de la resistencia eléctrica. Hasta ahora, la mayoría de los investigadores han utilizado láminas metálicas relativamente gruesas o grafeno (un material bidimensional) para construirlos, evitando sin embargo responder a una pregunta realmente fundamental: ¿qué papel juega el grosor de la lámina en la respuesta del sensor? ¿Se podría mejorar su rendimiento simplemente utilizando películas metálicas más delgadas?

Un equipo de investigadores del ICFO, el Dr. Javier Arrés Chillón, el Dr. Daniel Martínez Cercós, la Dra. Ewelina Wajs, dirigidos por el Prof. ICREA Valerio Pruneri, en colaboración con el Dr. Prantik Mazumder de EE. UU., ha explorado por primera vez estas incógnitas creando biosensores hechos de láminas ultradelgadas de oro. Obtener películas metálicas de entre 2 y 8 nanómetros de espesor, sin embargo, no es una tarea sencilla. Al ser tan finas, incluso variaciones mínimas durante la fabricación alteran significativamente su respuesta eléctrica y estabilidad. Para resolver este problema, el equipo tuvo que iterar durante varias semanas para optimizar su fabricación, un proceso arduo que finalmente les permitió demostrar que, efectivamente, la respuesta del sensor depende del grosor de la lámina.

"Mediante mediciones de resistencia en tiempo real, observamos que la respuesta se vuelve más potente y rápida cuanto más delgada es la lámina", explica el Dr. Javier Arrés Chillón, autor principal del artículo. "Esto es importante porque demuestra que los quimiorresistores basados en películas metálicas ultradelgadas pueden lograr una mayor sensibilidad y tiempos de respuesta más rápidos en comparación con las láminas más gruesas", añade.

Su trabajo, recientemente publicado en APL Materials, culminó en un biosensor como prueba de concepto hecho con estas películas ultradelgadas de oro, sobre las cuales se depositó una monocapa autoensamblada (SAM) de moléculas basadas en tioles. Esta monocapa aumentó la resistividad del sensor y, al mismo tiempo, fue capaz de unirse a moléculas específicas, permitiendo su detección de manera selectiva. En particular, la plataforma se probó detectando estreptavidina, uno de los sistemas de unión más establecidos en biodetección, lo que permitió una validación precisa del sistema.

Los investigadores reconocen que mejoras adicionales en la ingeniería de las SAM podrían potenciar aún más el rendimiento del dispositivo. Sin embargo, el estudio actual ya supone un avance clave en el campo al confirmar el potencial de las láminas ultradelgadas de oro para la biodetección en tiempo real.

Referencia:

Javier Arrés Chillón, Daniel Martinez-Cercos, Ewelina Wajs, Prantik Mazumder, Valerio Pruneri; Ultrathin gold films with chemiresistive functionality. APL Mater. 1 April 2026; 14 (4): 041106.

DOI: https://doi.org/10.1063/5.0319015

Agradecimientos:

This project has received funding from the postdoctoral fellowships program Beatriu de Pinós, funded by the Secretary of Universities and Research (Government of Catalonia); by the Horizon 2020 program of research and innovation of the European Union under the Marie Sklodowska-Curie Grant Agreement No. 801370—Ayudas BES2017-082781 and PRE2020-094329 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and FSE “El FSE invierte en tu futuro”—CEX2024-001490-S (MICIU/AEI/10.13039/501100011033); Fundació Cellex; Fundació Mir-Puig; and Generalitat de Catalunya through CERCA - Project MAGICAL (PID2022-137952NB-I00) funded by the MCIN/AEI/10.13039/501100011033/FEDER, UE.