Indviklede alger producerer billige biosensorer

(Phys.org) – Oregon State University-forskere kombinerer kiselalger, en type encellede fotosyntetiske alger, med nanopartikler for at skabe en sensor, der er i stand til at detektere minimale mængder protein eller andre biomarkører.

Dette er en ny og innovativ tilgang til optiske biosensorer, som er vigtige i sundhedsvæsenet til sådanne applikationer som påvisning af blodsukkerniveauer eller tilstedeværelsen af ​​antistoffer. De bruges også til kemisk påvisning i miljøbeskyttelse.

Eksisterende biosensorer kræver ofte højomkostningsfremstilling ved hjælp af kunstige fotoniske krystaller for at lave en præcis struktureret enhed. Men kiselalger ser ud til at have den helt rigtige form for indviklet struktur til at integrere med guld- eller sølvnanopartikler og producere en billig optisk biosensor.

"Jeg har arbejdet på denne type sensor i lang tid, og at bruge kiselalger i stedet for at fremstille fotoniske krystaller gør livet meget lettere, " sagde Alan Wang, en adjunkt i elektroteknik i OSU College of Engineering. "Og fra et kommercielt synspunkt er det meget lavere omkostninger, omkring 50 cent sammenlignet med $50."

Jeremy Campbell, en kandidatstuderende i kemiteknik, der arbejder med OSU-professor Greg Rorrer, bragte kiselalgen til Wangs opmærksomhed. Dette lancerede et samarbejde sponsoreret af Oregon Nanoscience and Microtechnologies Institute og Marine Polymer Technologies.

Selvom kiselalger bliver undersøgt af andre grupper til anvendelser såsom batterier, ingen andre forsker i deres brug til optiske biosensorer. At producere en billig sensor er vigtig for et forbrugsvare, der smides ud efter én brug.

Forskning har vist, at brug af kiselalger øger nanopartiklernes ydeevne ved at øge den absolutte værdi af signalet med 10 gange, og følsomheden med 100 gange. OSU-biosensorens aktuelle følsomhed er 1 picogram pr. milliliter, hvilket er meget bedre end optiske sensorer, der bruges i klinikker til at detektere glukose, proteiner og DNA, som har en følsomhed på 1 nanogram pr. milliliter.

"At kombinere naturligt skabte strukturer med kemisk syntetiserede nanopartikler har potentialet til at revolutionere fremstillingen af ​​fotoniske enheder, " sagde Wang.