Un piccolo, quadrato sottile di plastica organica in grado di rilevare i marcatori di malattie nell'alito o le tossine nell'aria di un edificio potrebbe presto essere la base del portatile, dispositivi sensori usa e getta. Crivellando le sottili pellicole di plastica con i pori, I ricercatori dell'Università dell'Illinois hanno reso i dispositivi abbastanza sensibili da rilevare a livelli troppo bassi per l'odore, eppure sono importanti per la salute umana.

In un nuovo studio sulla rivista Materiali funzionali avanzati , Il gruppo di ricerca del professor Ying Diao ha dimostrato un dispositivo che monitora l'ammoniaca nel respiro, un segno di insufficienza renale.

"In ambito clinico, i medici usano strumenti ingombranti, fondamentalmente le dimensioni di un grande tavolo, per rilevare e analizzare questi composti. Vogliamo distribuire un chip sensore economico ai pazienti in modo che possano usarlo e buttarlo via, " disse Diao, un professore di ingegneria chimica e biomolecolare all'Illinois.

Altri ricercatori hanno provato a utilizzare semiconduttori organici per il rilevamento di gas, ma i materiali non erano abbastanza sensibili da rilevare livelli di tracce di marcatori di malattie nel respiro. Il gruppo di Diao si è reso conto che i siti reattivi non erano sulla superficie del film plastico, ma sepolto al suo interno.

"Abbiamo sviluppato questo metodo per stampare direttamente piccoli pori nel dispositivo stesso in modo da poter esporre questi siti altamente reattivi, " Diao ha detto. "Così facendo, abbiamo aumentato la reattività di dieci volte e possiamo rilevare fino a una parte per miliardo".

Per la loro prima dimostrazione del dispositivo, i ricercatori si sono concentrati sull'ammoniaca come marker per l'insufficienza renale. Il monitoraggio del cambiamento nella concentrazione di ammoniaca potrebbe dare a un paziente un segnale di avvertimento precoce per chiamare il proprio medico per un test di funzionalità renale, ha detto Diao.

Il materiale che hanno scelto è altamente reattivo all'ammoniaca ma non ad altri composti nel respiro, ha detto Diao. Ma cambiando la composizione del sensore, potrebbero creare dispositivi sintonizzati su altri composti. Per esempio, i ricercatori hanno creato un monitor ambientale ultrasensibile per la formaldeide, un comune inquinante indoor negli edifici nuovi o ristrutturati.

Il gruppo sta lavorando per realizzare sensori con più funzioni per avere un quadro più completo della salute di un paziente.

"Vorremmo essere in grado di rilevare più composti contemporaneamente, come un'impronta chimica, "Diao ha detto. "È utile perché in condizioni di malattia, più marcatori di solito cambiano la concentrazione contemporaneamente. Mappando le impronte chimiche e come cambiano, possiamo indicare più accuratamente i segni di potenziali problemi di salute".