V študiji o dokazovanju koncepta so raziskovalci na Nacionalnem inštitutu za standarde in tehnologijo (NIST) za merjenje koncentracije sladkorja v pijačah uporabili magnetometer, vgrajen v pametni telefon, v kombinaciji s hidrogeli, ki spreminjajo svojo obliko kot odgovor na določene znake. Platformo, pravijo, bi lahko potencialno uporabili za merjenje glukoze v bioloških vzorcih, odkrivanje okoljskih toksinov ali celo testiranje pH tekočin v domači pivovarni.
Da se pametni telefon lahko uporablja kot kompas, je zahvaljujoč njegovemu magnetometru, ki meri zemeljsko magnetno polje (ali lokalni vir magnetizma) v treh smereh. Podoktorski raziskovalec Mark Ferris in vodja projekta Gary Zabow, ki oba delata v Oddelek za uporabno fiziko pri NIST, se je odločil uporabiti magnetometre za pametne telefone za merjenje kemičnih sestavin v vzorcih.
»Poskušamo ustvariti novo platformo za zaznavanje, predvsem pa poskušamo narediti nekaj, kar je zelo dostopno številnim ljudem. In tako smo kot osnovo senzorske platforme uporabljali mobilni telefon, ki ga večina ljudi že ima,« pravi Zabow.
»Menimo, da je [platforma za zaznavanje] dobra dopolnitev optičnih naprav pametnih telefonov, ki so že na voljo in imajo morda malo več težav pri obvladovanju avtofluorescence, sipanja in tako naprej v mračnih vzorcih … To je tisto, kjer je magnetika na splošno boljša, « dodaja Ferris.
Platforma za zaznavanje, ki temelji na magnetih, temelji na hidrogelih – materialih, ki nabreknejo, ko jih potopimo v vodo – v katere so vdelani drobni magnetni delci. Hidrogeli reagirajo na prisotnost različnih kemičnih sestavin vzorca, kot je glukoza, ali na spreminjajoče se vrednosti pH.
Platforma deluje tako, da na pametni telefon pritrdite majhno jamico, ki vsebuje nekaj mililitrov testne raztopine in trak hidrogela. Ko se hidrogeli povečajo ali skrčijo, premaknejo magnetne delce bližje ali stran od magnetometra, ki zaznava in meri ustrezne spremembe v jakosti magnetnega polja.
Raziskovalci so se odločili za uporabo niza hidrogelov za povečanje gibanja delcev, kar olajša merjenje sprememb v jakosti magnetnega polja.
»Magnetika je primerna za to, da je neposredno kvantitativna,« pravi Zabow. »To je število, ki ga meriš, moč magnetnega polja. To ni slika, ki bi jo morali pretvoriti v nekaj, kar je kvantitativno.«
Doslej so raziskovalci dokazali koncept koncepta v platformi zaznavanja z uporabo kontrolnih testnih vzorcev, vključno z vinom in šampanjcem. Opazili so, da je vino z visoko vsebnostjo sladkorja (sangria) povzročilo večjo spremembo magnetnega polja kot možnosti z nizko vsebnostjo sladkorja (sivi pinot in šampanjec brut). Koncentracije glukoze so bile izmerjene z visoko občutljivostjo, tako majhno kot nekaj milijonink mola na liter.
Platforma za zaznavanje je poceni in relativno enostavna za izgradnjo ter se lahko uporablja na lokacijah z relativno malo viri.
Kamera pametnega telefona bi lahko omogočila spremljanje ravni kisika v krvi doma
Naslednji koraki raziskovalcev bodo izboljšanje občutljivosti in specifičnosti platforme, kar je mogoče obravnavati s spreminjanjem kemije hidrogelov ali z vključitvijo hidrogelov, ki so občutljivi na različne analite.
»Najprej je treba narediti nekaj korakov v smislu specifičnosti testov, da zagotovimo, da pri merjenju glukoze ali pH – to sta dva primera v prispevku – ni motenj, da ne dobite nekaj drug nenamerni prispevek nečesa drugega v rešitvi. To je vprašanje specifičnosti testnih trakov s hidrogelom in to je nekaj, na čemer moramo še delati,« pravi Zabow.
Ta študija je objavljena v Nature Communications.
- Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
- PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
- PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
- vir: https://physicsworld.com/a/nist-researchers-develop-magnetics-based-analyte-sensor/
