Il loro lavoro è pubblicato sulla rivista Small .

Il fentanil è un oppioide sintetico e uno dei principali fattori di morte per overdose negli Stati Uniti, ha affermato Star. Viene spesso mescolato con altri farmaci, ma a causa della sua potenza è spesso presente in quantità così piccole che può essere difficile da rilevare.

Il sensore di Star utilizza nanotubi di carbonio e nanoparticelle d'oro per distinguere il fentanil dagli altri oppioidi. La chiave della sua sensibilità innovativa, tuttavia, è l’incorporazione di anticorpi contro il fentanil. "Stiamo usando l'invenzione della natura, per così dire", ha detto Star. "Ecco come possiamo raggiungere livelli di rilevamento estremamente bassi."

Il sensore è una versione modificata di un sensore COVID-19 sviluppato dal gruppo di ricerca di Star nel 2020. Il sensore COVID è esso stesso un adattamento di un test del respiro per il THC, simile a un etilometro, ma per la marijuana, sviluppato nel 2019.

Al centro di ciascuno di questi sensori c’è un chip a cui sono attaccati nanotubi di carbonio. Ogni tubo è come un minuscolo filo 100.000 volte più piccolo di un capello umano ed efficace nel condurre l'elettricità. Attaccate ai nanotubi ci sono nanoparticelle d'oro, ciascuna alta circa 43 nanometri.

In pratica, le molecole di fentanil si legavano alle nanoparticelle, innescando una corrente che scorreva attraverso i nanotubi. Sostanze diverse hanno creato correnti diverse; utilizzando l’apprendimento automatico, il sensore è stato in grado di identificare una molecola di fentanil. Ha inoltre registrato una percentuale di successo del 91% quando si è trattato di differenziare il fentanil da altri oppioidi, il che è utile quando si cerca di determinare se un altro farmaco è stato contaminato dal fentanil.

Per raggiungere il suo livello di sensibilità senza precedenti, Star e il suo team hanno preso spunto dal sensore COVID e hanno incorporato anticorpi di fentanil, collegandoli alle nanoparticelle. Le molecole di fentanil si legherebbero strettamente a qualsiasi anticorpo incontrassero, modificando la corrente che scorre dagli anticorpi ai nanotubi, segnalando la presenza del farmaco.

Il risultato è stato un sensore più sensibile di qualsiasi altro sensore elettrochimico di fentanil riportato negli ultimi cinque anni. I sensori di Star hanno rilevato il fentanil sulla scala femtomolare. Sono 10 ^-15 moli per litro. Il sensore più vicino può rilevare su scala nanomolare, ovvero 10 ^-9 moli per litro.

"La natura ha sviluppato questi recettori selettivi", ha detto Star. "Li abbiamo adattati alla nostra piattaforma, i nanotubi di carbonio."

Oltre alla sensibilità, un altro vantaggio del sensore di Star è la sua portabilità. Per rilevare quantità così piccole di fentanil oggi è necessario uno spettrometro di massa, una tecnologia non particolarmente mobile. Il sensore di Star è abbastanza piccolo da poter essere tenuto in mano e abbastanza economico da essere pratico.

In futuro, prevede di utilizzare questa tecnica per sviluppare una serie di sensori in grado di rilevare molti tipi di farmaci.