Introducción

Un biosensor es un instrumento que sirve para detectar y/o medir una sustancia o parámetro, y cuya particularidad es que incorpora un mediador biológico para que actúe como agente de reconocimiento del analito. Es decir, la sustancia que nos interesa detectar y/o medir, como en el caso de la glucosa. Todos los sensores y biosensores están formados por dos partes: un detector, que es el componente que interactúa con el analito o variable a medir, y un transductor que transforma la señal detectada en una señal analítica útil y fácil de entender, normalmente una señal eléctrica. Existen biosensores que miden gases, vitaminas, proteínas y compuestos, entre otros, así como otros que detectan, por ejemplo, toxinas presentes en nuestro organismo y en los alimentos.

Investigación a nivel nacional de alto impacto

En este trabajo [1], un equipo de investigadores de ICFO, Universidad de Granada, Universidad de Málaga e ICREA, utilizaron COMSOL Multiphysics para profundizar en la formación de vórtices dentro de un microcanal. Para ello, realizaron cálculos numéricos electrohidrodinámicos teniendo en cuenta los flujos electrotermoplasmónicos (ETP) y laminares. Los parámetros de simulación se hallaron comparando sus resultados con mediciones de la velocidad de las partículas. El flujo ETP está bien descrito mediante ecuaciones diferenciales parciales, que se acoplan y resuelven mediante COMSOL Multiphysics. Ver Figura 1 en donde aparece la portada del trabajo y un diagrama explicativo.

Figura 1: Artículo citado en [1] en donde se utiliza el efecto electrotermoplasmónico para superar la difusión browniana.

La simulación fue una parte esencial del trabajo, ya que estudiaron la biodetección basada en micro y nano resonadores ópticos integrados en un entorno microfluídico. Así, utilizaron el efecto electrotermoplasmónico (ETP) para superar la difusión browniana limitante del analito a la superficie del sensor. Esto se debe a que la difusión browniana dicta la duración total del ensayo de detección. El efecto ETP permite superar este límite mediante la generación de flujo convectivo de fluido optoelectrónico. Para lograrlo, diseñaron un chip sensor de resonancia de plasmón superficial localizada (LSPR) que integra el funcionamiento ETP en la microfluídica más avanzada.

Biosensores y COMSOL Multiphysics

En el Blog titulado “Sensing the Bio in Biosensor Design with a Simulation App” [2] existe una descripción completa por parte del equipo de COMSOL Multiphysics sobre la implementación de un modelo a modo de una aplicación. Por ejemplo, se ilustra el proceso desde la hipótesis hasta el diseño final de la App. Otro ejemplo es el de detección de glucosa para el cual hacemos referencia en [3] y la Figura 2.

Figura 2: Concentración de glucosa en el biodetector, generado a partir del modelo en la referencia [3].

Referencias

[1] https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.8b00681
[2] https://www.comsol.com/blogs/sensing-the-bio-in-biosensor-design-with-a-simulation-app/
[3] https://www.comsol.com/model/glucose-sensor-16269