NISTの研究者が磁気ベースの検体センサーを開発 – 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="スマートフォンセンサープラットフォーム スマートフォンの磁力計は磁性ハイドロゲルと組み合わされて、液体サンプル中のさまざまな生物医学的特性を測定します。 (提供: K Dill/NIST)”>

概念実証研究で、国立標準技術研究所 (NIST) の研究者らは、スマートフォンに内蔵された磁力計と、特定の信号に反応して形状を変えるヒドロゲルを組み合わせて、飲料中の糖分濃度を測定しました。彼らによれば、このプラットフォームは、生体サンプル中のグルコースの測定、環境毒素の検出、さらには家庭用醸造所での液体のpH検査にも使用できる可能性があるという。

スマートフォンがコンパスとして使用できるのは、3 方向の地球の磁場 (または局地的な磁気源) を測定する磁力計のおかげです。博士研究員 マーク・フェリス そしてプロジェクトリーダー ゲイリー・ザボウ、両方ともで働いています NIST 応用物理部門は、サンプル中の化学成分を測定するためにスマートフォンの磁力計を採用することにしました。

「私たちは新しいセンシング プラットフォームを作ろうとしていますが、特に多くの人にとって非常にアクセスしやすいものを作ろうとしています。そこで私たちは、ほとんどの人がすでに持っている携帯電話をセンサー プラットフォームの基盤として使用してきました」と Zabow 氏は言います。

「私たちは、（センシングプラットフォームは）濁ったサンプル内での自家蛍光や散乱などを回避するのにもう少し問題がある可能性のある、すでに世に出ている光学式スマートフォンデバイスをうまく補完すると考えています...一般的に、この点では磁気が優れています。 」とフェリスは付け加えた。

磁気ベースのセンシング プラットフォームは、小さな磁性粒子が埋め込まれたヒドロゲル (水に浸すと膨張する素材) を基盤としています。ヒドロゲルは、グルコースなどのサンプルのさまざまな化学成分の存在、または pH レベルの変化に反応します。

このプラットフォームは、数ミリリットルの試験溶液とヒドロゲルのストリップが入った小さなウェルをスマートフォンに固定することで機能します。ヒドロゲルが拡大または縮小すると、磁性粒子が磁力計に近づいたり離れたりし、磁場の強さの対応する変化が検出および測定されます。

研究者らは、粒子の動きを増幅するためにヒドロゲルのスタックを使用することを選択し、磁場の強さの変化の測定を容易にしました。

「磁気は直接定量化するのに適しています」とザボウ氏は言う。 「それは磁場の強さを測定する数値です。これは定量的なものに変換する必要がある画像ではありません。」

これまでのところ、研究者らはワインやシャンパンなどの対照試験サンプルを使用して、センシングプラットフォームの概念実証を実証してきました。彼らは、糖度の高いワイン (サングリア) が、糖度の低いワイン (ピノ グリージョやシャンパン ブリュット) よりも大きな磁場の変化を引き起こすことを観察しました。グルコース濃度は、1 リットルあたり数百万分の 1 モルという高感度で測定されました。

センシング プラットフォームは安価で構築が比較的簡単で、リソースが比較的少ない場所でも使用できます。

研究者の次のステップは、プラットフォームの感度と特異性を向上させることであり、これはヒドロゲルの化学的性質を変更するか、さまざまな分析物に敏感なヒドロゲルを組み込むことで対処できます。

「グルコースまたは pH を測定するときに、干渉がなく、測定値が得られていないことを確認するために、テストの特異性の観点から、最初に実行する必要のある手順がいくつかあります。ソリューション内の他の何かからの不注意による寄与。それはヒドロゲル試験ストリップの特異性の問題であり、私たちがまだ取り組まなければならない問題です」とザボウ氏は言う。

この研究は、 ネイチャー·コミュニケーションズ.

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