Ny nanobead -tilgang kan revolutionere sensorteknologi

Forskere ved Oregon State University har fundet en måde at bruge magnetiske "nanobeads" til at hjælpe med at opdage kemiske og biologiske midler, med mulige anvendelser inden for alt fra bioterrorisme til medicinsk diagnostik, miljøovervågning eller endda vand- og fødevaresikkerhed.

Når den er fuldt udviklet som en håndholdt, bærbar sensor, som noget, du måske ser i en science fiction -film, det vil levere et helt diagnostisk laboratorium på en enkelt chip.

Forskningen kan revolutionere størrelsen, hastighed og nøjagtighed af kemiske detektionssystemer rundt om i verden.

Nye fund om denne "mikrofluidiske sensor" blev for nylig rapporteret i Sensorer og aktuatorer , en professionel journal, og universitetet forfølger et patent på relaterede teknologier. Samarbejdsundersøgelserne blev ledet af Vincent Remcho, en OSU -professor i kemi, og Pallavi Dhagat, en adjunkt på OSU School of Electrical Engineering and Computer Science.

Nøglen, videnskabsfolk siger, er ved at udnytte evnen til ferromagnetiske jernoxid -nanopartikler - ekstraordinært små ruststykker. Brugen af ​​sådanne partikler i det nye system kan ikke kun detektere kemikalier med følsomhed og selektivitet, men de kan inkorporeres i et system med integrerede kredsløb for øjeblikkeligt at vise resultaterne.

"Partiklerne, vi bruger, er 1, 000 gange mindre end dem, der nu bruges i almindelige diagnostiske tests, tillader en enhed at være bærbar og bruges i marken sagde Remcho, som også er lektor for forskning og kandidatuddannelser i OSU College of Science.

"Lige så vigtigt, imidlertid, er, at disse nanopartikler er lavet af jern, "sagde han." På grund af det, vi kan bruge magnetisme og elektronik til at få dem til også at fungere som en signalanordning, at give os øjeblikkelig adgang til de tilgængelige oplysninger. "

Ifølge Dhagat, dette bør resultere i en kraftfuld sanseteknologi, der er hurtig, nøjagtig, billig, masseproducerbare, og lille nok til at holde i din hånd.

"Dette kan fuldstændig ændre verden af ​​kemiske assays, "Sagde Dhagat.

Eksisterende assays er ofte besværlige og tidskrævende, ved hjælp af biokemiske sonder, der kræver dyrt udstyr, ekspertpersonale eller et komplekst laboratorium til at opdage eller fortolke.

I den nye tilgang, små nanopartikler kunne fastgøres til disse biokemiske sonder, tagger med for at se, hvad de finder. Når et kemikalie af interesse opdages, en "ferromagnetisk resonans" bruges til at videresende oplysningerne elektronisk til en lille computer, og informationen vises øjeblikkeligt til brugeren. Der kræves ingen særlige tynde film eller kompleks behandling, men detektionsevnen er stadig ekstremt følsom og præcis.

I det væsentlige, systemet kan bruges til at opdage næsten alt af interesse for luft eller vand. Og brugen af ​​det almindelige, rustent jern skal hjælpe med at løse spørgsmål om sikkerhed i det resulterende nanoteknologiprodukt.

Hurtig påvisning af kemiske toksiner brugt til bioterrorisme ville være mulig, herunder bekymringer som miltbrand, ricin eller kopper, hvor øjeblikkeligt, nøjagtige og meget følsomme tests ville være nødvendige. Dels af den grund, arbejdet er blevet støttet af et fireårigt tilskud fra Army Research Laboratory, i samarbejde med Oregon Nanoscience and Microtechnologies Institute.

Imidlertid, rutine og forbedret overvågning af kommerciel vandrensning og forsyninger kunne forfølges, sammen med andre behov inden for miljøovervågning, lastkontrol, biomedicinske anvendelser inden for forskning eller medicinsk behandling test af farmaceutiske lægemidler, eller endnu mere almindelige anvendelser inden for fødevaresikkerhed.

Andre OSU -forskere, der arbejder på dette projekt, omfatter Tim Marr, en kandidatstuderende i elektroteknik, og Esha Chatterjee, en kandidat kemistuderende.

Konceptet er blevet bevist i den seneste undersøgelse, videnskabsfolk siger, og arbejdet fortsætter med mikrofluidik -forskning for at gøre teknologien robust og holdbar til udvidet brug i marken.