У дослідженні для підтвердження концепції дослідники з Національного інституту стандартів і технологій (NIST) використовували вбудований у смартфон магнітометр у поєднанні з гідрогелями, які змінюють свою форму у відповідь на певні сигнали, для вимірювання концентрації цукру в напоях. Платформа, за їхніми словами, потенційно може бути використана для вимірювання глюкози в біологічних зразках, виявлення токсинів у навколишньому середовищі або навіть перевірки рН рідин у домашній пивоварні.
Смартфон можна використовувати як компас завдяки його магнітометру, який вимірює магнітне поле Землі (або місцеве джерело магнетизму) у трьох напрямках. Докторант Марк Ферріс та керівник проекту Гарі Забоу, обидва працюють в Відділ прикладної фізики NIST, вирішили використовувати магнітометри для смартфонів для вимірювання хімічних складових у зразках.
«Ми намагаємося створити нову сенсорну платформу, і, зокрема, намагаємося зробити щось, що буде дуже доступним для багатьох людей. І тому ми використовували мобільний телефон, який вже є у більшості людей, як основу сенсорної платформи», — каже Забоу.
«Ми вважаємо, що [сенсорна платформа] є хорошим доповненням до оптичних пристроїв смартфонів, які вже існують, і в яких може виникнути трохи більше проблем із автофлуоресценцією, розсіюванням тощо в каламутних зразках… Ось тут, загалом, магнетика працює краще, – додає Ферріс.
Сенсорна платформа на основі магнетику базується на гідрогелях – матеріалах, які набухають під час занурення у воду – в які вбудовані крихітні магнітні частинки. Гідрогелі реагують на присутність різних хімічних складових зразка, таких як глюкоза, або на зміну рівня pH.
Платформа працює, прикріплюючи до смартфона маленьку лунку, що містить кілька мілілітрів тестового розчину та смужку гідрогелю. Коли гідрогелі збільшуються або стискаються, вони переміщують магнітні частинки ближче до магнітометра або від нього, який виявляє та вимірює відповідні зміни сили магнітного поля.
Дослідники вирішили використовувати пакет гідрогелів для посилення руху частинок, що полегшує вимірювання змін напруженості магнітного поля.
«Magnetics піддається тому, щоб бути безпосередньо кількісним», — каже Забоу. «Це число, яке ви вимірюєте, силу магнітного поля. Це не зображення, яке вам потрібно перетворити на щось кількісне».
Наразі дослідники продемонстрували підтвердження концепції сенсорної платформи за допомогою контрольних тестових зразків, включаючи вино та шампанське. Вони помітили, що вино з високим вмістом цукру (сангрія) викликало більшу зміну магнітного поля, ніж варіанти з низьким вмістом цукру (піно гріджіо та шампанське брют). Концентрація глюкози вимірювалася з високою чутливістю, як невелика, як кілька мільйонних моль на літр.
Сенсорна платформа є недорогою та відносно легкою для створення та може використовуватися в місцях з відносно невеликими ресурсами.
Камера смартфона може дозволити в домашніх умовах контролювати рівень кисню в крові
Наступні кроки дослідників полягатимуть у покращенні чутливості та специфічності платформи, що можна вирішити, змінивши хімічний склад гідрогелю або включивши гідрогелі, чутливі до різних аналітів.
«Є деякі кроки, які необхідно зробити в першу чергу, з точки зору специфічності тестів, щоб переконатися, що під час вимірювання рівня глюкози або рН – це два приклади в статті – немає перешкод, ви не отримуєте певних інший ненавмисний внесок від чогось іншого в рішенні. Це питання специфіки гідрогелевих тест-смужок, і це те, над чим нам ще потрібно попрацювати», — каже Забов.
Це дослідження опубліковано в Природа зв'язку.
- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
- ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
- PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
- джерело: https://physicsworld.com/a/nist-researchers-develop-magnetics-based-analyte-sensor/
