Un team di scienziati dell'Università del Massachusetts Amherst ha sviluppato il sensore di flusso più sottile e sensibile, che potrebbe avere implicazioni significative per la ricerca e le applicazioni mediche, secondo una nuova ricerca pubblicata di recente in Comunicazioni sulla natura .

La ricerca è stata condotta da Jinglei Ping, professore assistente di ingegneria meccanica e industriale, insieme a un trio di dottorato di ricerca in ingegneria meccanica. studenti:Xiaoyu Zhang, chi ha fabbricato il sensore e ha effettuato la misurazione, Eric Chia e Xiao Fan. I risultati aprono la strada alla ricerca futura su tutto l'elettronica, monitoraggio del flusso in vivo nello studio di fenomeni di vita a flusso ultrabasso che deve ancora essere studiato nei processi del metabolismo, Emoreologia retinica e neuroscienze.

Sensori di flusso, detti anche flussimetri, sono dispositivi utilizzati per misurare la velocità dei flussi di liquidi o gas. La velocità del flusso biofluidico è un parametro fisiologico chiave, ma i sensori di flusso esistenti sono ingombranti o mancano di precisione e stabilità. Il nuovo sensore di flusso sviluppato dal team di UMass Amherst si basa sul grafene, un singolo strato di atomi di carbonio disposti in reticolo a nido d'ape, per tirare in carica dal flusso acquoso continuo. Questo fenomeno fornisce un'efficace strategia di rilevamento del flusso che è autoalimentata e fornisce metriche chiave delle prestazioni superiori di centinaia di volte rispetto ad altri approcci elettrici. Il sensore di flusso in grafene è in grado di rilevare la portata fino a un micrometro al secondo, questo è, meno di quattro millimetri all'ora, e detiene il potenziale per distinguere cambiamenti minimi nel flusso sanguigno nei vasi capillari. Le prestazioni del sensore di flusso in grafene sono rimaste stabili per periodi superiori a sei mesi.

Ping afferma che il dispositivo creato dal suo team è il primo ad essere autoalimentato e ad alte prestazioni, e ha il potenziale per essere impiantato per il monitoraggio del flusso biofluidico a lungo termine. L'applicazione più semplice, Ha aggiunto, potrebbe essere in sanità. L'impianto di un micro flussometro come quello sviluppato dal suo team in un piccolo vaso sanguigno è molto più semplice e sicuro rispetto ai flussimetri esistenti, che non sono adatti per la misurazione a basso flusso e devono essere installati in un vaso sanguigno più grande. Ping ha aggiunto che scienziati e medici potrebbero trovarlo utile per le loro ricerche e applicazioni cliniche, come il monitoraggio della velocità del flusso sanguigno nei vasi cerebrali profondi per comprendere il funzionamento dei neuroni che controllano il flusso sanguigno.

Il grafene è il materiale chiave nello sviluppo del sensore, ha detto Ping. La combinazione unica di proprietà intrinseche del grafene, come l'altissima sensibilità, rumore elettrico ultrabasso, elettrificazione minima del contatto con soluzioni acquose, eccezionale stabilità nei comportamenti chimici e meccanici e immunità al biofouling, lavorano insieme per indurre le alte prestazioni del sensore di flusso.

I prossimi passi per Ping e il suo team includono l'integrazione del sensore di flusso in un dispositivo di monitoraggio del flusso autosufficiente e l'esplorazione dell'applicazione del dispositivo nel settore sanitario.