במחקר הוכחת מושג, חוקרים מהמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) השתמשו במגנטומטר מובנה של סמארטפון, בשילוב עם הידרוג'לים שמשנים את צורתם בתגובה לרמזים ספציפיים, כדי למדוד את ריכוזי הסוכר במשקאות. הפלטפורמה, לדבריהם, עשויה לשמש למדידת גלוקוז בדגימות ביולוגיות, זיהוי רעלים סביבתיים, או אפילו בדיקת ה-pH של נוזלים במבשלת בירה ביתית.
שהסמארטפון יכול לשמש כמצפן זה בזכות המגנומטר שלו, שמודד את השדה המגנטי של כדור הארץ (או מקור מקומי למגנטיות) בשלושה כיוונים. חוקר פוסט דוקטורט מארק פריס ומוביל פרויקט גארי זאבאו, שניהם עובדים ב- חטיבה לפיזיקה יישומית ב-NIST, החליטה להשתמש במגנטומטרים לסמארטפונים למדידת מרכיבים כימיים בדגימות.
"אנחנו מנסים ליצור פלטפורמת חישה חדשה, ובפרט, מנסים לעשות משהו מאוד נגיש להרבה אנשים. ולכן השתמשנו בטלפון סלולרי, שרוב האנשים כבר השתמשו בו, כבסיס לפלטפורמת החיישנים", אומר Zabow.
"אנחנו חושבים ש[פלטפורמת החישה היא] השלמה טובה למכשירי סמארטפון אופטיים שכבר קיימים בחוץ, שאולי יש להם קצת יותר בעיה לעקוף את האוטופלואורסצנטי, פיזור וכן הלאה בדגימות עכורות... זה המקום שבו, באופן כללי, מגנטיקה עושה טוב יותר, "מוסיף פריס.
פלטפורמת החישה המבוססת על מגנטיות תלויה על הידרוג'לים - חומרים שמתנפחים כשהם טבילים במים - המוטבעים בחלקיקים מגנטיים זעירים. ההידרוג'לים מגיבים לנוכחות של מרכיבים כימיים שונים בדגימה, כגון גלוקוז, או לשינוי ברמות ה-pH.
הפלטפורמה פועלת על ידי הידוק לסמארטפון באר קטנה המכילה כמה מיליליטר של תמיסת בדיקה ורצועה של הידרוג'ל. כאשר ההידרוג'לים גדלים או מתכווצים, הם מעבירים את החלקיקים המגנטיים קרוב יותר אל המגנומטר או האב ממנו, אשר מזהה ומודד שינויים תואמים בעוצמת השדה המגנטי.
החוקרים בחרו להשתמש בערימה של הידרוג'לים כדי להגביר את תנועת החלקיקים, מה שמקל על מדידת שינויים בחוזק השדה המגנטי.
"מגנטיקה מתאימה להיות כמותית ישירות", אומר Zabow. "זה מספר שאתה מודד, עוצמת השדה המגנטי. זו לא תמונה שאתה צריך להמיר למשהו שהוא כמותי”.
עד כה, החוקרים הדגימו הוכחה לקונספט בפלטפורמת החישה באמצעות דגימות בדיקות בקרה, כולל יין ושמפניה. הם הבחינו כי יין עתיר סוכר (סנגריה) גרם לשינוי גדול יותר בשדה המגנטי מאשר אפשרויות דל סוכר (פינו גריג'יו ושמפניה ברוט). ריכוזי הגלוקוז נמדדו ברגישויות גבוהות, קטנות כמו כמה מיליוניות של שומה לליטר.
פלטפורמת החישה זולה וקלה יחסית לבנייה וניתן להשתמש בה במקומות עם מעט משאבים יחסית.
מצלמת סמארטפון יכולה לאפשר ניטור ביתי של רמות החמצן בדם
הצעדים הבאים של החוקרים יהיו לשפר את הרגישות והספציפיות של הפלטפורמה, אשר ניתן לטפל בהן על ידי שינוי כימיית ההידרוג'ל או על ידי שילוב הידרוג'לים הרגישים לאנליטים שונים.
"יש כמה צעדים שצריך לנקוט תחילה, מבחינת הספציפיות של הבדיקות כדי להבטיח שכאשר אתה מודד גלוקוז או pH - אלה שתי הדוגמאות בעיתון - אין הפרעות, אתה לא מקבל כמה תרומה לא מכוונת ממשהו אחר בפתרון. זו שאלה של ספציפיות של רצועות הבדיקה של ההידרוג'ל, וזה משהו שאנחנו עדיין צריכים לעבוד עליו", אומר זאבאו.
מחקר זה פורסם ב תקשורת טבע.
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
- מקור: https://physicsworld.com/a/nist-researchers-develop-magnetics-based-analyte-sensor/
