Ministerio de Ciencia e Innovación

Grupo de Investigación

Lechuga Gómez, Laura María - CB06/01/0072

» Institución
Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas

» Centro
Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia

» Contacto
Campus de la UAB, Edificio ICN2 Bellaterra-Cerdanyola del Vallés Barcelona
08193 - BARCELONA | BARCELONA
Tel. 93 737 46 50
laura.lechuga@icn2.cat
Web del Grupo

Apellido, Nombre Modalidad Detalle
Batool, Razia Adscrito VER FICHA
De Paula Giarola, Juliana Fátima Contratado VER FICHA
Estévez Alberola, María del Carmen Adscrito VER FICHA
García Aparicio, Pablo Adscrito VER FICHA
Lechuga Gómez, Laura María Jefe de Grupo VER FICHA
Ramírez Priego, Patricia Adscrito VER FICHA

Nuestra investigación se centra en el desarrollo de biosensores fotónicos tipo point-of-care (POC) y su uso en el ámbito clínico y medioambiental. Explotamos tecnologías nanoplasmónicas y nanofotónicas de silicio con el fin de obtener plataformas integradas para el análisis multiplexado, en tiempo real y label-free en entornos descentralizados cercanos al paciente. Nuestras actividades engloban el proceso íntegro de generación del dispositivo, incluyendo investigación fundamental y diseño teórico, nanofabricación, biofuncionalización de superficies, integración lab-on-a-chip, demostración biosensora, y validación final con muestras reales.

Biosensores nanofotónicos

Diseñamos dispositivos biosensores compactos basados Resonancia de plasmón superficial (SPR) convencional y localizado (LSPR), incorporando nuevas nanoestructuras plasmónicas que mejoren prestaciones y conduzcan a plataformas miniaturizadas con mayores capacidades de multiplexación. Además, hemos implementado las guías de onda bimodales (BiMW), una solución novedosa basada en tecnología de silicio, situada en la vanguardia de las tecnologías nanofotónicas sensoras tipo label-free.

Plataformas biosensoras tipo POC

Trabajamos en la integración completa en dispositivos portátiles que ofrezcan manejo sencillo y lecturas intuitivas, para su uso por personal no especializado. Incorporamos sistemas microfluídicos para una manipulación de muestra simple y automatizada, desarrollamos interfaces de software para la monitorización en tiempo real, e integramos todos los componentes electrónicos y de procesamiento de datos y conectividad e una única plataforma que facilite análisis robustos y fiables.

Biofuncionalización de superficies

Desarrollamos y optimizamos estrategias novedosas de química de superficies que permitan un acceso e interacción más favorable y eficiente, que maximicen el rendimiento analítico de nuestros biosensores en términos de sensibilidad, selectividad y reproducibilidad, y faciliten el análisis directo en matrices complejas, como suero, plasma u orina. También exploramos la incorporación de materiales 2D innovadores (grafeno, MOF, etc.) con el fin de promover nuevas aplicaciones.

Aplicaciones clínicas

Demostramos y validamos nuestros biosensores para el diagnóstico y la predicción de la progresión de cáncer y otras enfermedades mediante el análisis de biomarcadores relevante (proteínas, ácidos nucleicos, péptidos, fármacos, bacterias, virus, etc). Contamos además con avances pioneros en la aplicación de biosensores para el análisis epigenético, con el fin de comprender los procesos celulares a nivel molecular y diagnosticar enfermedades de manera más temprana y eficiente.

Las 10 primeras publicaciones según Factor de impacto (F.I.) de los últimos 4 años:
  • Guell-Grau P., Pi F., Villa R., Eskilson O., Aili D., Nogues J. et al. Elastic Plasmonic-Enhanced Fabry–Pérot Cavities with Ultrasensitive Stretching Tunability. Advanced Materials. 2022;34(7).
    PUBMED DOI
  • Pujol-Vila F., Guell-Grau P., Nogues J., Alvarez M., Sepulveda B.Soft Optomechanical Systems for Sensing, Modulation, and Actuation. Advanced Functional Materials. 2023;33(14).
    PUBMED DOI
  • Merkoci A., Li C.-Z., Lechuga L.M., Ozcan A.Editorial on COVID-19 biosensing technologies- 2d Edition. Biosensors and Bioelectronics. 2022;212.
    PUBMED DOI
  • Giarola J.F., Estevez M.-C., Lechuga L.M.Plasmonic biosensors: Towards fully operative detection platforms for biomedical application and its potential for the diagnosis of autoimmune diseases. TrAC - Trends in Analytical Chemistry. 2024;176.
    PUBMED DOI
  • Batool R., Soler M., Colavita F., Fabeni L., Matusali G., Lechuga L.M.Biomimetic nanoplasmonic sensor for rapid evaluation of neutralizing SARS-CoV-2 monoclonal antibodies as antiviral therapy. Biosensors and Bioelectronics. 2023;226.
    PUBMED DOI
  • Choi D., Gwon K., Hong H.J., Baskaran H., Calvo-Lozano O., Gonzalez-Suarez A.M. et al. Coating Bioactive Microcapsules with Tannic Acid Enhances the Phenotype of the Encapsulated Pluripotent Stem Cells. ACS Applied Materials and Interfaces. 2022;14(23):27274-27286.
    PUBMED DOI
  • Lee S., Gonzalez-Suarez A.M., Huang X., Calvo-Lozano O., Suvakov S., Lechuga L.M. et al. Using Electrochemical Immunoassay in a Novel Microtiter Plate to Detect Surface Markers of Preeclampsia on Urinary Extracellular Vesicles. ACS Sensors. 2022;.
    PUBMED DOI
  • Calvo-Lozano O., Hernandez-Lopez L., Gomez L., Carne-Sanchez A., von Baeckmann C., Lechuga L.M. et al. Integration of Metal-Organic Polyhedra onto a Nanophotonic Sensor for Real-Time Detection of Nitrogenous Organic Pollutants in Water. ACS Applied Materials and Interfaces. 2023;15(33):39523-39529.
    PUBMED DOI
  • Calvo-Lozano O., Sierra M., Soler M., Estevez M.C., Chiscano-Camon L., Ruiz-Sanmartin A. et al. Label-Free Plasmonic Biosensor for Rapid, Quantitative, and Highly Sensitive COVID-19 Serology: Implementation and Clinical Validation. Analytical Chemistry. 2022;94(2):975-984.
    PUBMED DOI
  • Calvo-Lozano O., Garcia-Aparicio P., Raduly L.-Z., Estevez M.C., Berindan-Neagoe I., Ferracin M. et al. One-Step and Real-Time Detection of microRNA-21 in Human Samples for Lung Cancer Biosensing Diagnosis. Analytical Chemistry. 2022;94(42):14659-14665.
    PUBMED DOI

Las actividades del Grupo engloban desde la investigación básica hasta la demostración del funcionamiento plenamente operativo de plataformas biosensoras ópticas, así como su transferencia tecnológica industrial. El Grupo desarrolla una investigación altamente multidisciplinar que abarca el área general de nanobiotecnología, e incluye plasmónica y fotónica, modelado óptico, fabricación y caracterización de nanoestructuras, diseño y fabricación de microfluídica, biofuncionalización de superficies, biología molecular, química analítica y desarrollo y caracterización de ensayos basados en el uso biosensores.

 Capacidades del grupo

  •  Desarrollo de nuevos dispositivos biosensores nanoplasmónicos y microchips fotónicos para aplicaciones clínicas y medioambientales.
  • Modificación química y biofuncionalización de superficies (metálicas, de silicio, vidrio, etc.)
  • Desarrollo completo de aplicaciones bioanalíticas de relevancia clínica (diagnóstico precoz de enfermedades, monitorización de fármacos, seguimiento terapéutico, etc.) y ambiental (detección de trazas de contaminantes, vigilancia alimentaria).
  • Fabricación e integración de microfluídicas con dispositivos nanofotónicos.
  • Evaluación de bioreceptores moleculares y su afinidad con dispositivos biosensores (anticuerpos, proteínas, oligonucleótidos, péptidos, etc.)
  • Integración e ingeniería completa lab-on-a-chip para dispositivos biosensores tipo Point-of-Care (POC).

 

Proyectos activos del grupo

  • Monitoring of Acquired Brain Injury and recovery biomarkers by the combined label-free nanoSensing of multiple circulating molecules (ABISENS) (AC18/00046 - Euronanomed. III European Innovative research & technological development projects in Nanomedicine.
  • Desarrollo de Inmunorreactivos y biosensOres para el aNálisIs de trazadoreS en yacimientOs PetrolíferoS (DIONISOS) (RTC-2017-6222-5 - Retos-Colaboración del Programa Estatal de Investigación, Desarrollo e Innovacion Orientada a los Retos de la Sociedad.
  • Biomimetic Label-free Nanoplasmonic Sensing Platform for Cell Immunotherapy Analysis (SensCELL) (Generación de conocimiento, Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación).
  • Combating 2019-ncov: advanced nanobiosensing platforms for poc global diagnostics and surveillance (CoNVaT) (101003544 - EU, H2020-EU.3.1.3).
  • Detección de biomarcadores epigenéticos para el diagnóstico y pronóstico de cáncer de ovario mediante el uso de plataformas nanofotonicas ultrasensibles (EROICA) (PID-2019-105132RB-I00) (Programa Estatal I+D+I Orientada a los Retos de la Sociedad,Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación)
  • Combinación de materiales nanoporosos moleculares como receptores con sensores ópticos para detectar contaminantes medioambientales prioritarios (POSE) (PID2019-108105RA-I00) (Generación de conocimiento, Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación)

 

Patentes del grupo con posibilidad de ser licenciadas:

  • Interferometer and sensor based on bimodal optical waveguides, and detection method (Patent number: EP07381053)

 

Interés en encontrar inversor o socio financiero para:

  • Comercialización de plataformas biosensoras Point-of-Care para aplicaciones específicas

 

Interés en participar como socios en proyectos:

Programa H2020 y Horizonte Europa, RETOS-Colaboración y otros tipos de proyectos nacionales, privados e internacionales relacionados con las capacidades del grupo, como por ejemplo:

  • Desarrollo de instrumentación Point-of-Care para diagnóstico rápido de infecciones y otras enfermedades
  • Uso de la tecnología biosensora nanofotónica para aplicaciones clínicas de relevancia.
  • Desarrollo de estrategias novedosas de biofuncionalización y detección de biomarcadores en condiciones complejas (muestras biológicas de especial dificultad, concentraciones traza de analito, detección multiplexada…).

Asociación industrial y comercialización

  • Ingeniería de integración en prototipos Point-of-Care
  • Comercialización de plataformas biosensoras
  • Comercialización de aplicaciones biosensoras
  • Desarrollo de técnicas de biofuncionalización