science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Kunnen vlindervleugels helpen om COVID-19 sneller te detecteren?

Krediet:CC0 Publiek Domein

Een internationaal team, onder leiding van de Swinburne University of Technology en de Australian National University (ANU), hebben een baanbrekende ontdekking gedaan die mogelijk kan leiden tot snellere, nauwkeurigere moleculaire of virustests, ook voor COVID-19.

De onderzoekers lieten zich inspireren door hoe licht wordt geconcentreerd in vlindervleugels en hebben een nieuwe manier ontdekt om licht op een chip te concentreren. die een krachtig potentieel heeft voor moleculaire of virusdetectie.

Het team wordt mede geleid door de directeur van Swinburne's Centre for Translational Atomaterials, Professor Baohua Jia, en hoofd van het Nonlinear Physics Centre van de ANU, Voorname professor Yuri Kivshar. Samen, ze hebben een van de meest hardnekkige uitdagingen opgelost in de studie en engineering van licht op nanoschaal (bekend als nanofotonica):lichtveldverbetering op nanoschaal. In principe, hoe je op minuscule schaal enorme lichtenergie kunt produceren.

Hun ontdekking maakt het mogelijk om ultracompacte sensorchips te maken. Dit zijn de grootte van 100 micron (voor context, dat is de grootte van een haarlok) met een ongekende gevoeligheid voor het opsporen van ziekteverwekkers.

Het brengt enorme voordelen met zich mee, waaronder snellere en nauwkeurigere moleculaire detectie in bloed en speeksel. Dit zou ons vermogen om virussen te testen en op te sporen enorm verbeteren, het verminderen van de kans op overdracht van besmettelijke virussen door de gemeenschap. En, het zou ook een belangrijke rol kunnen spelen in de preventieve gezondheid door een revolutie teweeg te brengen in de manier waarop overtollige suikers en andere anomalieën in het bloed worden opgespoord.

Vlindervleugels, die de doorbraak inspireerde, zijn opgebouwd uit duizenden lagen van minuscule schubben. Wanneer licht een vlindervleugel raakt, het reist door die lagen, en elke laag heeft een concentrerend effect.

"We moeten altijd leren van de natuur. In dit werk, door de natuur geïnspireerde innovatie creëert de oplossing voor deze uitdaging, " zegt Distinguished Professor Yuri Kivshar van ANU, die samen met professor Baohua Jia uit Swinburne het onderzoek leidde.

Dus, de onderzoekers gingen aan de slag met het ontwerpen en fabriceren van een nanofotonische chip die de structuur van een Bicyclus-vlindervleugel nabootste. 3D laser nanoprinting vond plaats in Swinburne's Advanced Manufacturing and Design Centre. Met de chip in de hand, ze legden er een testmonster op en ontdekten dat ze het onmogelijke hadden bereikt:ze hadden een manier ontdekt om ruimte en tijd te manipuleren om het licht precies zo te concentreren als ze wilden.

Omdat geconcentreerd licht de kracht heeft om minder pathogene cellen op te pikken, het betekent dat alles tot in de puntjes kan worden verkleind:wachttijden, steekproefomvang en testmaterialen. Met minder verspilling, het is ook een duurzaamheidswinst.

"We denken dat deze doorbraak nieuwe mogelijkheden en kansen zal brengen in dit hele veld, "Dr. Yao Liang, de eerste auteur van deze studie, voegt toe.

"We zijn blij dat we de "mission impossible" op dit gebied hebben gedaan, " zegt dr. Han Lin.

"We kijken ernaar uit om in de nabije toekomst meer toepassingen op basis van deze technologie te ontwikkelen, ', voegt professor Baohua Jia toe.