NIST-forskere udvikler magnetisk-baseret analytsensor – Physics World

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/nist-researchers-develop-magnetics-based-analyte-sensor-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/nist-researchers-develop-magnetics-based-analyte-sensor-physics-world-2.jpg" data-caption="Smartphone sensor platform En smartphones magnetometer er kombineret med en magnetiseret hydrogel for at måle en række biomedicinske egenskaber i flydende prøver. (Med høflighed: K Dill/NIST)”>

I en proof-of-concept-undersøgelse brugte forskere ved National Institute of Standards and Technology (NIST) en smartphones indbyggede magnetometer, kombineret med hydrogeler, der ændrer deres form som reaktion på specifikke signaler, til at måle sukkerkoncentrationer i drikkevarer. Platformen, siger de, kunne potentielt bruges til at måle glukose i biologiske prøver, detektere miljøgifte eller endda teste pH-værdien af ​​væsker i et hjemmebryggeri.

At en smartphone kan bruges som kompas, er takket være dens magnetometer, som måler Jordens magnetfelt (eller en lokal kilde til magnetisme) i tre retninger. Postdoc forsker Mark Ferris og projektleder Gary Zabow, som begge arbejder i Anvendt Fysik Afdeling ved NIST, besluttede at anvende smartphone-magnetometre til at måle kemiske bestanddele i prøver.

”Vi forsøger at lave en ny sanseplatform, og i særdeleshed forsøger vi at lave noget, der er meget tilgængeligt for mange mennesker. Så vi har brugt en mobiltelefon, som de fleste allerede har, som basis for sensorplatformen,” siger Zabow.

"Vi mener, at [detektionsplatformen] er et godt supplement til optiske smartphone-enheder, der allerede er derude, og som måske har lidt større problemer med at komme rundt om autofluorescens, spredning og så videre i skumle prøver... Det er her, generelt, magnetikken gør det bedre, " tilføjer Ferris.

Den magnetiske sensorplatform hænger på hydrogeler - materialer, der svulmer, når de nedsænkes i vand - som er indlejret med små magnetiske partikler. Hydrogelerne reagerer på tilstedeværelsen af ​​forskellige kemiske bestanddele i en prøve, såsom glucose, eller på skiftende pH-niveauer.

Platformen fungerer ved at spænde en lille brønd på en smartphone, der indeholder et par milliliter testopløsning og en strimmel hydrogel. Når hydrogelerne forstørrer eller krymper, flytter de magnetpartiklerne tættere på eller far fra magnetometeret, som registrerer og måler tilsvarende ændringer i magnetfeltets styrke.

Forskerne valgte at bruge en stak hydrogeler til at forstærke partikelbevægelsen, hvilket gør det lettere at måle ændringer i magnetfeltstyrken.

"Magnetik egner sig til at være direkte kvantitativ," siger Zabow. ”Det er et tal, man måler, styrken af ​​magnetfeltet. Det er ikke et billede, du skal konvertere til noget, der er kvantitativt.”

Indtil videre har forskerne demonstreret proof-of-concept i sensorplatformen ved hjælp af kontrolprøver, herunder vin og champagne. De observerede, at en vin med højt sukkerindhold (sangria) inducerede en større ændring i magnetfeltet end muligheder med lavt sukkerindhold (pinot grigio og champagne brut). Glukosekoncentrationer blev målt ved høje følsomheder, så små som et par milliontedele af et mol pr. liter.

Føleplatformen er billig og relativt nem at bygge og kan bruges på steder med relativt få ressourcer.

Forskernes næste skridt vil være at forbedre platformens følsomhed og specificitet, hvilket kan løses ved at ændre hydrogelkemien eller ved at inkorporere hydrogeler, der er følsomme over for forskellige analytter.

"Der er nogle trin, der skal tages først, med hensyn til specificiteten af ​​testene for at sikre, at når du måler glukose eller pH - det er de to eksempler i avisen - er der ingen interferens, du får ikke nogle andet utilsigtet bidrag fra noget andet i løsningen. Det er et spørgsmål om specificitet af hydrogel-teststrimlerne, og det er noget, vi stadig skal arbejde på,” siger Zabow.

Denne undersøgelse er publiceret i Nature Communications.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk dig selv. Adgang her.
• PlatoAiStream. Web3 intelligens. Viden forstærket. Adgang her.
• PlatoESG. Kulstof, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Affaldshåndtering. Adgang her.
• PlatoHealth. Bioteknologiske og kliniske forsøgs intelligens. Adgang her.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/nist-researchers-develop-magnetics-based-analyte-sensor/