En un estudio de prueba de concepto, investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) utilizaron un magnetómetro incorporado en un teléfono inteligente, combinado con hidrogeles que cambian de forma en respuesta a señales específicas, para medir las concentraciones de azúcar en las bebidas. Dicen que la plataforma podría usarse para medir la glucosa en muestras biológicas, detectar toxinas ambientales o incluso probar el pH de líquidos en una cervecería casera.
Que un teléfono inteligente pueda usarse como brújula es gracias a su magnetómetro, que mide el campo magnético de la Tierra (o una fuente local de magnetismo) en tres direcciones. Investigador postdoctoral marca ferris y líder del proyecto Gary Zabow, quienes trabajan en el División de Física Aplicada del NIST, decidió emplear magnetómetros de teléfonos inteligentes para medir los componentes químicos de las muestras.
“Estamos intentando crear una nueva plataforma de detección y, en particular, algo que sea muy accesible para mucha gente. Por eso utilizamos un teléfono móvil, que la mayoría de la gente ya tiene, como base para la plataforma del sensor”, afirma Zabow.
"Creemos que [la plataforma de detección es] un buen complemento para los dispositivos ópticos de teléfonos inteligentes que ya existen y que pueden tener un poco más de problemas para sortear la autofluorescencia, la dispersión, etc. en muestras turbias... Ahí es donde, en general, el magnético funciona mejor". ”, añade Ferris.
La plataforma de detección basada en imanes depende de hidrogeles (materiales que se hinchan cuando se sumergen en agua) que están incrustados con pequeñas partículas magnéticas. Los hidrogeles reaccionan ante la presencia de diferentes componentes químicos de una muestra, como la glucosa, o ante cambios en los niveles de pH.
La plataforma funciona sujetando a un teléfono inteligente un pequeño pocillo que contiene unos pocos mililitros de solución de prueba y una tira de hidrogel. A medida que los hidrogeles se agrandan o encogen, acercan o alejan las partículas magnéticas del magnetómetro, que detecta y mide los cambios correspondientes en la fuerza del campo magnético.
Los investigadores optaron por utilizar una pila de hidrogeles para amplificar el movimiento de las partículas, lo que facilita la medición de los cambios en la intensidad del campo magnético.
"El magnetismo se presta a ser directamente cuantitativo", dice Zabow. “Es un número que se mide, la fuerza del campo magnético. No es una imagen que necesites convertir en algo cuantitativo”.
Hasta ahora, los investigadores han demostrado una prueba de concepto en la plataforma de detección utilizando muestras de prueba de control, incluidos vino y champán. Observaron que un vino con alto contenido de azúcar (sangría) inducía un cambio mayor en el campo magnético que las opciones bajas en azúcar (pinot grigio y champagne brut). Las concentraciones de glucosa se midieron a sensibilidades elevadas, tan pequeñas como unas pocas millonésimas de mol por litro.
La plataforma de detección es económica y relativamente fácil de construir y podría usarse en lugares con relativamente pocos recursos.
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Los próximos pasos de los investigadores serán mejorar la sensibilidad y especificidad de la plataforma, lo que puede abordarse alterando la química del hidrogel o incorporando hidrogeles que sean sensibles a diferentes analitos.
"Hay algunos pasos que deben tomarse primero, en términos de especificidad de las pruebas para garantizar que cuando se miden la glucosa o el pH (esos son los dos ejemplos en el artículo) no hay interferencia, no se obtienen algunos otra contribución involuntaria de algo más en la solución. Es una cuestión de especificidad de las tiras reactivas de hidrogel y es algo en lo que todavía tenemos que trabajar”, afirma Zabow.
Este estudio se publica en Nature Communications.
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- Fuente: https://physicsworld.com/a/nist-researchers-develop-magnetics-based-analyte-sensor/
