science >> Wetenschap >  >> Chemie

Sensoren detecteren ziektemarkers in adem

De onderzoekers maakten sensoren van poreuze dunne films van organische geleidende kunststoffen met als doel draagbare, wegwerpapparaten voor medische en omgevingsbewaking. Krediet:L. Brian Stauffer

Een kleine, dun vierkant van een organisch plastic dat ziektemarkers in de adem of gifstoffen in de lucht van een gebouw kan detecteren, zou binnenkort de basis kunnen zijn van draagbare, wegwerp sensor apparaten. Door de dunne plastic films met poriën te doorzeven, Onderzoekers van de Universiteit van Illinois hebben de apparaten gevoelig genoeg gemaakt om te detecteren op niveaus die veel te laag zijn om te ruiken, maar zijn belangrijk voor de menselijke gezondheid.

In een nieuwe studie in het tijdschrift Geavanceerde functionele materialen , de onderzoeksgroep van professor Ying Diao demonstreerde een apparaat dat ammoniak in de adem controleert, een teken van nierfalen.

"In de klinische setting artsen gebruiken omvangrijke instrumenten, eigenlijk de grootte van een grote tafel, om deze verbindingen op te sporen en te analyseren. We willen een goedkope sensorchip uitdelen aan patiënten zodat ze hem kunnen gebruiken en weggooien, " zei Diao, een professor in chemische en biomoleculaire engineering in Illinois.

Andere onderzoekers hebben geprobeerd organische halfgeleiders te gebruiken voor gasdetectie, maar de materialen waren niet gevoelig genoeg om sporen van ziektemarkers in de adem te detecteren. Diao's groep realiseerde zich dat de reactieve plaatsen niet op het oppervlak van de plastic film waren, maar erin begraven.

"We hebben deze methode ontwikkeld om kleine poriën rechtstreeks in het apparaat zelf te printen, zodat we deze zeer reactieve sites kunnen blootleggen, "Zei Diao. "Door dit te doen, we hebben de reactiviteit tien keer verhoogd en kunnen tot één deel per miljard voelen."

Voor hun eerste apparaatdemonstratie, de onderzoekers concentreerden zich op ammoniak als marker voor nierfalen. Het monitoren van de verandering in ammoniakconcentratie kan een patiënt een vroeg waarschuwingssignaal geven om hun arts te bellen voor een nierfunctietest, zei Diao.

Het materiaal dat ze kozen is zeer reactief voor ammoniak, maar niet voor andere verbindingen in de adem, zei Diao. Maar door de samenstelling van de sensor te veranderen, ze zouden apparaten kunnen maken die zijn afgestemd op andere verbindingen. Bijvoorbeeld, de onderzoekers hebben een ultragevoelige omgevingsmonitor gemaakt voor formaldehyde, een veel voorkomende verontreinigende stof binnenshuis in nieuwe of gerenoveerde gebouwen.

De groep werkt aan sensoren met meerdere functies om een ​​completer beeld te krijgen van de gezondheid van een patiënt.

"We willen graag meerdere verbindingen tegelijk kunnen detecteren, als een chemische vingerafdruk, "Zei Diao. "Het is nuttig omdat bij ziekte, meerdere markers zullen gewoonlijk de concentratie in één keer veranderen. Door de chemische vingerafdrukken in kaart te brengen en hoe ze veranderen, we kunnen nauwkeuriger wijzen op tekenen van potentiële gezondheidsproblemen."