Elektrochemische reacties die optreden in processen zoals ethanolische fermentatie omvatten de omzetting van suikers in alcohol en koolstofdioxide. Soortgelijke processen vinden plaats wanneer het menselijk lichaam voedsel afbreekt, medicijnen of andere verbindingen.

Het monitoren van deze metabolische processen helpt bij het testen, het bestuderen en bestrijden van ziekten, maar vanwege de kleine hoeveelheden vloeistoffen die ermee gemoeid zijn, ze zijn moeilijk te bestuderen met normale apparatuur.

Het miniaturiseren van apparaten met omgevingsdetectiemogelijkheden biedt een belofte voor het beter testen van fermentatie en andere biochemische processen. De mogelijkheid om de apparaten gedurende lange tijd draadloos te bedienen, verhoogt hun effectiviteit.

In een artikel dat deze week is gepubliceerd in Beoordeling van wetenschappelijke instrumenten , een geminiaturiseerde potentiostaat, die de spanning tussen de elektroden regelt, bleek in staat moleculen te kwantificeren met behulp van voltammetrische en chronoamperometrische methoden met een nauwkeurigheid van meer dan 98%. Het draadloze apparaat is compatibel met de meeste biosensoren met 3 elektroden en kan zijn metingen over 100 meter via Bluetooth verzenden.

"Een van de nieuwigheden van het potentiostaatcircuit is om zes sensorkanalen tegelijkertijd te kunnen verwerken zonder het gebruik van multiplexers, waardoor de tijd die aan elk onderzoek wordt besteed, wordt verminderd, " zei auteur Saad Abdullah. "Deze meerkanaals potentiostaat kan meerdere monsters van verschillende concentraties tegelijkertijd onderzoeken en de gegevens in realtime via Bluetooth overbrengen."

De potentiostaat is getest om zijn prestaties onder vaste weerstand te bevestigen en de huidige detectielimieten en ruis in het systeem te kwantificeren, evenals de nauwkeurigheid en responstijd. Experimenten toonden een huidige detectielimiet van 180 nanoampère en een plus of min 2% standaarddeviatie in cyclische voltammetriemeting. Ze voerden ook een experimentele test uit met zes verschillende glucoseconcentraties met behulp van een chronoamperometrietechniek.

In het experiment, de potentiostaat was uitgerust met gezeefdrukte elektroden gemodificeerd met het enzym glucose-oxidase, die bindt met het doeleiwit en fungeert als een elektrochemisch kanaal tussen het eiwit en de sensorchip. Wanneer een chronoamperometrisch signaal wordt toegepast op de sensorchip, in de potentiostaat wordt een uitgangsstroom waargenomen die gelijk is aan de glucoseconcentratie in het monster.

De potentiostaat bleek in staat om onafhankelijk te werken en gedurende 24 uur draadloos gegevens te verzenden in een incubator met een nauwkeurigheid die vergelijkbaar is met in de handel verkrijgbare apparaten. Het draadloze systeem produceerde een duidelijk datasignaal, 180 keer sterker dan het geluid in het circuit. Deze online methode heeft als bijkomend voordeel ten opzichte van de momenteel beschikbare apparaten dat gegevens van zes verschillende biosensoren tegelijkertijd in realtime kunnen worden bekeken op een externe monitor.