De eenvoudigste medische tests voor thuis kunnen eruitzien als een stapel van verschillende siliciumchips bedekt met een speciale film, een die drugs in het bloed kan detecteren, een andere voor eiwitten in de urine die wijzen op een infectie, een andere voor bacteriën in water en dergelijke. Voeg de lichaamsvloeistof toe die u wilt testen, maak een foto met je smartphone, en een speciale app laat je weten of er een probleem is of niet.

Dat is wat elektrotechnisch ingenieur Sharon Weiss, Cornelius Vanderbilt Professor of Engineering aan de Vanderbilt University, en haar studenten ontwikkelden zich in haar lab, het combineren van hun onderzoek naar goedkope, nanogestructureerde dunne films met een apparaat dat de meeste Amerikaanse volwassenen al bezitten. "De nieuwigheid zit in de eenvoud van het basisidee, en het enige kostbare onderdeel is de smartphone, ' zei Weis.

"De meeste mensen kennen silicium als het materiaal in je computer, maar het heeft eindeloze toepassingen, " zei ze. "Met ons poreuze silicium op nanoschaal, we hebben deze gaten op nanoschaal gemaakt die duizend keer kleiner zijn dan je haar. Die vangen selectief moleculen op wanneer ze worden voorbehandeld met de juiste oppervlaktecoating, het donkerder maken van het silicium, die de app detecteert."

Soortgelijke technologie die wordt ontwikkeld, is afhankelijk van dure hardware die de smartphone complimenteert. Weiss' systeem gebruikt de flits van de telefoon als lichtbron, en het team is van plan een app te ontwikkelen die alle gegevensverwerking aankan die nodig is om te bevestigen dat de film eenvoudig donkerder werd door toevoeging van vloeistof. Bovendien, in de toekomst, zo'n telefoon zou een massaspectrometriesysteem kunnen vervangen dat duizenden dollars kost. De Transportation Security Administration bezit honderden van die op luchthavens in het hele land, waar ze worden gebruikt om buskruit op handwissers te detecteren.

Andere thuistests zijn gebaseerd op een kleurverandering, wat een afzonderlijke chemische reactie is die meer ruimte voor fouten introduceert, zei Weiss.

Weiss, doctoraat student Tengfei Cao, en hun team gebruikten een biotine-streptavidine-eiwittest en een iPhone SE, model A1662, om hun siliciumfilms te testen en vonden de nauwkeurigheid vergelijkbaar met die van benchtop-meetsystemen. Ze gebruikten ook een 3D-geprinte doos om de telefoon te stabiliseren en gestandaardiseerde metingen voor het papier te krijgen, maar Weiss zei dat dat niet nodig zou zijn als verder onderzoek en ontwikkeling zou leiden tot een gecommercialiseerde versie.

Hun resultaten zullen verschijnen in een toekomstige editie van analist , een in de Royal Society of Chemistry-familie van tijdschriften.