Des chercheurs du NIST développent un capteur d’analytes basé sur le magnétisme – 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="Plateforme de capteurs pour smartphone Le magnétomètre d'un smartphone est combiné à un hydrogel magnétisé pour mesurer diverses propriétés biomédicales dans des échantillons liquides. (Avec l'aimable autorisation de : K Dill/NIST) » >

Dans une étude de validation, des chercheurs de l'Institut national des normes et technologies (NIST) ont utilisé le magnétomètre intégré d'un smartphone, combiné à des hydrogels qui changent de forme en réponse à des signaux spécifiques, pour mesurer les concentrations de sucre dans les boissons. Selon eux, la plate-forme pourrait potentiellement être utilisée pour mesurer le glucose dans des échantillons biologiques, détecter des toxines environnementales ou même tester le pH de liquides dans une brasserie domestique.

Si un smartphone peut être utilisé comme boussole, c'est grâce à son magnétomètre, qui mesure le champ magnétique terrestre (ou une source locale de magnétisme) dans trois directions. Chercheur postdoctoral Marc Ferris et chef de projet Gary Zabow, qui travaillent tous deux dans le Division de physique appliquée au NIST, a décidé d'utiliser des magnétomètres pour smartphone pour mesurer les constituants chimiques des échantillons.

«Nous essayons de créer une nouvelle plate-forme de détection, et en particulier de créer quelque chose qui soit très accessible à un grand nombre de personnes. Nous utilisons donc un téléphone portable, que la plupart des gens possèdent déjà, comme base de la plate-forme de capteurs », explique Zabow.

"Nous pensons que [la plate-forme de détection est] un bon complément aux smartphones optiques déjà disponibles qui peuvent avoir un peu plus de mal à contourner l'autofluorescence, la diffusion, etc. dans les échantillons troubles... C'est là que, en général, le magnétique fait mieux, " ajoute Ferris.

La plate-forme de détection magnétique s'articule sur des hydrogels – des matériaux qui gonflent lorsqu'ils sont immergés dans l'eau – qui sont incrustés de minuscules particules magnétiques. Les hydrogels réagissent à la présence de différents constituants chimiques d’un échantillon, comme le glucose, ou aux changements de pH.

La plateforme fonctionne en fixant sur un smartphone un petit puits contenant quelques millilitres de solution de test et une bandelette d'hydrogel. À mesure que les hydrogels grossissent ou rétrécissent, ils rapprochent les particules magnétiques du magnétomètre, qui détecte et mesure les changements correspondants dans la force du champ magnétique.

Les chercheurs ont choisi d’utiliser une pile d’hydrogels pour amplifier le mouvement des particules, facilitant ainsi la mesure des changements dans l’intensité du champ magnétique.

« La magnétique se prête à être directement quantitative », explique Zabow. « C'est un nombre que l'on mesure, la force du champ magnétique. Ce n’est pas une image que vous devez convertir en quelque chose de quantitatif.

Jusqu’à présent, les chercheurs ont démontré la preuve de concept de la plate-forme de détection en utilisant des échantillons de contrôle, notamment du vin et du champagne. Ils ont observé qu'un vin riche en sucre (sangria) induisait un changement de champ magnétique plus important que les vins à faible teneur en sucre (pinot grigio et champagne brut). Les concentrations de glucose ont été mesurées à des sensibilités élevées, aussi petites que quelques millionièmes de mole par litre.

La plate-forme de détection est peu coûteuse et relativement facile à construire et pourrait être utilisée dans des endroits disposant de relativement peu de ressources.

Les prochaines étapes des chercheurs consisteront à améliorer la sensibilité et la spécificité de la plateforme, ce qui peut être résolu en modifiant la chimie de l'hydrogel ou en incorporant des hydrogels sensibles à différents analytes.

« Certaines mesures doivent être prises en premier, en termes de spécificité des tests, pour garantir que lorsque vous mesurez le glucose ou le pH – ce sont les deux exemples présentés dans le document – ​​il n'y a pas d'interférence, vous n'obtenez pas de autre contribution involontaire de quelque chose d'autre dans la solution. C'est une question de spécificité des bandelettes de test d'hydrogel, et c'est quelque chose sur lequel nous devons encore travailler », explique Zabow.

Cette étude est publiée dans Communications Nature.

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• La source: https://physicsworld.com/a/nist-researchers-develop-magnetics-based-analyte-sensor/