Astratto grafico. Credito:DOI:10.1002/adma.202107950
La proliferazione dei test point-of-care, dai misuratori della glicemia a domicilio ai test rapidi COVID-19, sta accelerando e migliorando l'assistenza medica.
Continuare ad aggiornare la tecnologia di rilevamento che sta alimentando la crescita di questi prodotti, tuttavia, sta diventando sempre più difficile.
Alcuni chip di rilevamento ottico, ad esempio, contengono nanostrutture piccole quasi quanto le molecole biologiche e chimiche che stanno cercando. Queste nanostrutture migliorano la capacità del sensore di rilevare le molecole. Ma le loro dimensioni ridotte rendono difficile guidare le molecole nell'area corretta del sensore.
"È un po' come costruire una nuova macchina da corsa che sia più snella e quindi più veloce, ma la sua portiera è troppo piccola per consentire al guidatore di entrare nell'auto", afferma Peter Q. Liu, Ph.D., assistente professore di elettronica ingegneria presso l'Università della Buffalo School of Engineering and Applied Sciences.
Liu, insieme a Xianglong Miao, un dottorato di ricerca. candidato nel suo laboratorio e Ting Shan Luk, Ph.D., presso il Center for Integrated Nanotechnologies, Sandia National Laboratories, hanno creato un nuovo sensore che mira a questo problema.
Descritto in uno studio pubblicato in Materiali avanzati a gennaio, il sensore utilizza la spettroscopia di assorbimento a infrarossi con superficie migliorata (SEIRA).
La spettroscopia implica lo studio di come la luce interagisce con la materia. Sebbene la spettroscopia di assorbimento a infrarossi esista da più di 100 anni, i ricercatori stanno ancora cercando di rendere la tecnologia più potente, conveniente e versatile.
Come suggerisce il nome, questi sensori funzionano con la luce nella banda del medio infrarosso dello spettro elettromagnetico, utilizzata da telecomandi, occhiali per la visione notturna e altri prodotti.
Il nuovo sensore è costituito da diversi array di minuscole strisce rettangolari d'oro. Gli ingegneri hanno immerso le strisce in 1-ottadecanetiolo, che è un composto chimico (spesso abbreviato in ODT) che hanno scelto di identificare.
I ricercatori hanno quindi aggiunto una goccia di metallo liquido, in questo caso gallio, come base del sensore. Infine, hanno posizionato una sottile copertura di vetro sulla parte superiore per formare una struttura a sandwich.
Il design del sensore, con i suoi strati e cavità, crea quella che i ricercatori chiamano "antenna nanopatch". L'antenna incanala le molecole nelle cavità e assorbe abbastanza luce infrarossa per analizzare campioni biologici e chimici.
"Anche un singolo strato di molecola nel nostro sensore può portare a una variazione del 10% nella quantità di luce riflessa, mentre un sensore tipico può produrre solo una variazione dell'1%", afferma Liu, che aggiunge che il team continuerà a perfezionare il sensore con l'obiettivo di utilizzarlo per applicazioni di rilevamento bioanalitico e diagnostica medica, come il rilevamento di biomarcatori legati a determinate malattie.
Dopo aver misurato l'ODT, i ricercatori hanno rimosso il gallio liquido dalla superficie del chip del sensore con un tampone. Questo processo consente di riutilizzare il sensore, il che potrebbe renderlo più conveniente rispetto ad alternative simili.
"La struttura del nostro sensore lo rende adatto per applicazioni point-of-care che possono essere implementate da un infermiere su un paziente, o anche fuori dall'ospedale, a casa del paziente", afferma. + Esplora ulteriormente
