Le reazioni elettrochimiche che si verificano in processi come la fermentazione etanolica includono la trasformazione degli zuccheri in alcol e anidride carbonica. Processi simili si verificano quando il corpo umano scompone il cibo, farmaci o altri composti.

Il monitoraggio di questi processi metabolici aiuta nei test, studiare e combattere le malattie, ma a causa delle piccole quantità di liquidi coinvolti, sono difficili da studiare con una normale attrezzatura.

La miniaturizzazione dei dispositivi con capacità di rilevamento ambientale offre la promessa di una migliore verifica della fermentazione e di altri processi biochimici. La capacità di far funzionare i dispositivi in ​​modalità wireless per lunghi periodi di tempo ne aumenta l'efficacia.

In un articolo pubblicato questa settimana in Rassegna di strumenti scientifici , un potenziostato miniaturizzato, che controlla la tensione tra gli elettrodi, si è dimostrato in grado di quantificare le molecole mediante metodi voltammetrici e cronoamperometrici con una precisione superiore al 98%. Il dispositivo wireless è compatibile con la maggior parte dei biosensori a 3 elettrodi e può trasmettere le sue misurazioni tramite Bluetooth per 100 metri.

"Una delle novità del circuito potenziostato è quella di poter elaborare sei canali di sensori contemporaneamente senza l'utilizzo di multiplexer, riducendo così il tempo speso per ogni esame, " ha detto l'autore Saad Abdullah. "Questo potenziostato multicanale può esaminare più campioni di diverse concentrazioni contemporaneamente e trasferire i dati tramite Bluetooth in tempo reale".

Il potenziostato è stato testato per confermare le sue prestazioni sotto resistenza fissa e quantificare i limiti di rilevamento correnti e il rumore nel sistema, così come la sua precisione e il tempo di risposta. Gli esperimenti hanno mostrato un limite di rilevamento della corrente di 180 nanoampere e una deviazione standard più o meno 2% nella misurazione della voltammetria ciclica. Hanno anche condotto un test sperimentale che coinvolge sei diverse concentrazioni di glucosio utilizzando una tecnica di cronoamperometria.

Nell'esperimento, il potenziostato era dotato di elettrodi serigrafati modificati con l'enzima glucosio ossidasi, che si lega alla proteina bersaglio e funge da canale elettrochimico tra la proteina e il chip del sensore. Quando un segnale cronoamperometrico viene applicato al chip del sensore, si osserva una corrente di uscita nel potenziostato equivalente alla concentrazione di glucosio nel campione.

Il potenziostato si è dimostrato in grado di funzionare in modo indipendente e di trasmettere dati in modalità wireless per 24 ore in un incubatore con una precisione paragonabile ai dispositivi disponibili in commercio. Il sistema wireless ha prodotto un chiaro segnale di dati, 180 volte più forte del rumore nel circuito. Questo metodo online ha il vantaggio aggiuntivo rispetto ai dispositivi attualmente disponibili che i dati di sei diversi biosensori possono essere visualizzati contemporaneamente in tempo reale su un monitor esterno.