Questo diagramma illustra come una nuova tecnologia di sensori sviluppata presso l'Oregon State University potrebbe funzionare utilizzando perline magnetiche. (Grafica per gentile concessione dell'Oregon State University)
I ricercatori dell'Oregon State University hanno trovato un modo per utilizzare "nanoperline" magnetiche per aiutare a rilevare agenti chimici e biologici, con possibili applicazioni in tutto, dal bioterrorismo alla diagnostica medica, monitoraggio ambientale o addirittura sicurezza idrica e alimentare.
Quando completamente sviluppato come palmare, sensore portatile, come qualcosa che potresti vedere in un film di fantascienza, fornirà un intero laboratorio diagnostico su un singolo chip.
La ricerca potrebbe rivoluzionare le dimensioni, velocità e precisione dei sistemi di rilevamento chimico in tutto il mondo.
Nuovi risultati su questo "sensore microfluidico" sono stati recentemente riportati in Sensori e attuatori , una rivista professionale, e l'università sta perseguendo un brevetto sulle tecnologie correlate. Gli studi collaborativi sono stati guidati da Vincent Remcho, un professore di chimica dell'OSU, e Pallavi Dhagat, un assistente professore presso la OSU School of Electrical Engineering and Computer Science.
Il tasto, gli scienziati dicono, sta sfruttando la capacità delle nanoparticelle di ossido di ferro ferromagnetico, pezzi di ruggine straordinariamente piccoli. L'uso di tali particelle nel nuovo sistema non solo può rilevare sostanze chimiche con sensibilità e selettività, ma possono essere incorporati in un sistema di circuiti integrati per visualizzare istantaneamente i risultati.
"Le particelle che stiamo usando sono 1, 000 volte più piccoli di quelli attualmente utilizzati nei comuni test diagnostici, consentire a un dispositivo di essere portatile e utilizzato sul campo, " disse Remo, che è anche decano associato per i programmi di ricerca e di laurea presso l'OSU College of Science.
"Altrettanto importante, però, è che queste nanoparticelle sono fatte di ferro, " ha detto. "Per questo motivo, possiamo usare il magnetismo e l'elettronica per farli funzionare anche come dispositivo di segnalazione, per darci accesso immediato alle informazioni disponibili."
Secondo Dhagat, questo dovrebbe tradursi in una potente tecnologia di rilevamento che è veloce, preciso, poco costoso, producibile in serie, e abbastanza piccolo da poter essere tenuto in mano.
"Questo potrebbe cambiare completamente il mondo dei test chimici, " ha detto Dhagat.
La nuova tecnologia sviluppata presso l'Oregon State University utilizza "nanoperline" ferromagnetiche per sviluppare un potente, piccolo nuovo tipo di sensore. (Grafica per gentile concessione dell'Oregon State University)
I test esistenti sono spesso ingombranti e richiedono tempo, utilizzando sonde biochimiche che richiedono attrezzature costose, personale esperto o un laboratorio complesso da rilevare o interpretare.
Nel nuovo approccio, minuscole nanoparticelle potrebbero essere attaccate a queste sonde biochimiche, tagging insieme per vedere cosa trovano. Quando viene rilevata una sostanza chimica di interesse, una "risonanza ferromagnetica" viene utilizzata per trasmettere le informazioni elettronicamente a un minuscolo computer e le informazioni vengono visualizzate immediatamente all'utente. Non sono richiesti film sottili speciali o lavorazioni complesse, ma la capacità di rilevamento è ancora estremamente sensibile e precisa.
Essenzialmente, il sistema potrebbe essere utilizzato per rilevare quasi tutto ciò che è di interesse nell'aria o nell'acqua. E l'uso di ciò che è ordinario, il ferro arrugginito dovrebbe aiutare ad affrontare i problemi di sicurezza nel prodotto nanotecnologico risultante.
Sarebbe possibile rilevare rapidamente le tossine chimiche utilizzate nel bioterrorismo, comprese preoccupazioni come l'antrace, ricina o vaiolo, dove immediato, sarebbero necessari test accurati e altamente sensibili. In parte per questo motivo, il lavoro è stato sostenuto da una borsa di studio quadriennale del Laboratorio di Ricerca dell'Esercito, in collaborazione con l'Oregon Nanoscience and Microtechnologies Institute.
Però, si potrebbe perseguire un monitoraggio sistematico e migliorato del trattamento e delle forniture delle acque commerciali, insieme ad altre esigenze di monitoraggio ambientale, ispezioni del carico, applicazioni biomediche nella ricerca o nell'assistenza medica, test sui farmaci, o anche usi più comuni nella sicurezza alimentare.
Altri ricercatori dell'OSU che lavorano a questo progetto includono Tim Marr, uno studente laureato in ingegneria elettrica, ed Esha Chatterjee, uno studente laureato in chimica.
Il concetto è stato dimostrato nell'ultimo studio, gli scienziati dicono, e il lavoro continua con la ricerca sulla microfluidica per rendere la tecnologia robusta e durevole per un uso prolungato sul campo.
