NIST-onderzoekers ontwikkelen op magnetisme gebaseerde 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-sensorplatform De magnetometer van een smartphone wordt gecombineerd met een gemagnetiseerde hydrogel om een ​​verscheidenheid aan biomedische eigenschappen in vloeistofmonsters te meten. (Met dank aan: K Dill/NIST)”>

In een proof-of-concept-studie gebruikten onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) de ingebouwde magnetometer van een smartphone, gecombineerd met hydrogels die van vorm veranderen als reactie op specifieke signalen, om de suikerconcentraties in dranken te meten. Het platform zou volgens hen mogelijk kunnen worden gebruikt om glucose in biologische monsters te meten, gifstoffen uit het milieu te detecteren of zelfs de pH van vloeistoffen in een thuisbrouwerij te testen.

Dat een smartphone als kompas kan worden gebruikt, is te danken aan de magnetometer, die het magnetische veld van de aarde (of een lokale bron van magnetisme) in drie richtingen meet. Postdoctoraal onderzoeker Mark Ferris en projectleider Gary Zabow, die beiden werkzaam zijn in de Afdeling Toegepaste Natuurkunde bij NIST, besloten smartphone-magnetometers te gebruiken om chemische bestanddelen in monsters te meten.

“We proberen een nieuw sensorplatform te maken, en vooral iets dat voor veel mensen heel toegankelijk is. En dus gebruiken we een mobiele telefoon, die de meeste mensen al hebben, als basis van het sensorplatform”, zegt Zabow.

“Wij denken dat [het detectieplatform] een goede aanvulling is op optische smartphoneapparaten die al op de markt zijn en die misschien wat meer problemen hebben met het omzeilen van autofluorescentie, verstrooiing enzovoort in duistere monsters… Dat is waar magnetisme het over het algemeen beter doet, ’ voegt Ferris toe.

Het op magnetisme gebaseerde detectieplatform is gebaseerd op hydrogels – materialen die opzwellen als ze in water worden ondergedompeld – waarin kleine magnetische deeltjes zijn ingebed. De hydrogels reageren op de aanwezigheid van verschillende chemische bestanddelen van een monster, zoals glucose, of op veranderende pH-niveaus.

Het platform werkt door een klein putje met daarin een paar milliliter testoplossing en een strookje hydrogel op een smartphone te klemmen. Naarmate de hydrogels groter of kleiner worden, verplaatsen ze de magnetische deeltjes dichter naar of van de magnetometer af, die overeenkomstige veranderingen in de sterkte van het magnetische veld detecteert en meet.

De onderzoekers kozen ervoor om een ​​stapel hydrogels te gebruiken om de beweging van deeltjes te versterken, waardoor het gemakkelijker wordt om veranderingen in de magnetische veldsterkte te meten.

“Magnetica leent zich ervoor om direct kwantitatief te zijn”, zegt Zabow. “Het is een getal dat je meet: de sterkte van het magnetische veld. Het is geen beeld dat je moet omzetten in iets kwantitatiefs.”

Tot nu toe hebben de onderzoekers proof-of-concept in het detectieplatform aangetoond met behulp van controletestmonsters, waaronder wijn en champagne. Ze merkten op dat een wijn met een hoog suikergehalte (sangria) een grotere verandering in het magnetisch veld teweegbracht dan opties met een laag suikergehalte (pinot grigio en champagne brut). Glucoseconcentraties werden gemeten bij hoge gevoeligheden, zo klein als een paar miljoensten van een mol per liter.

Het detectieplatform is goedkoop en relatief eenvoudig te bouwen en kan worden gebruikt op locaties met relatief weinig middelen.

De volgende stappen van de onderzoekers zullen het verbeteren van de platformgevoeligheid en specificiteit zijn, wat kan worden aangepakt door de hydrogelchemie te veranderen of door hydrogels op te nemen die gevoelig zijn voor verschillende analyten.

“Er zijn eerst enkele stappen die moeten worden genomen, in termen van specificiteit van de tests, om ervoor te zorgen dat wanneer je glucose of pH meet – dat zijn de twee voorbeelden in het artikel – er geen interferentie is, je geen enkele storing krijgt. andere onbedoelde bijdrage van iets anders in de oplossing. Dat is een kwestie van specificiteit van de hydrogelteststrips, en daar moeten we nog aan werken”, zegt Zabow.

Deze studie is gepubliceerd in Nature Communications.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/nist-researchers-develop-magnetics-based-analyte-sensor/