Onderzoekers van de Oregon State University hebben een manier gevonden om magnetische "nanobeads" te gebruiken om chemische en biologische agentia te detecteren, met mogelijke toepassingen in alles van bioterrorisme tot medische diagnostiek, milieumonitoring of zelfs water- en voedselveiligheid.

Wanneer volledig ontwikkeld als een handheld, draagbare sensor, als iets dat je misschien in een sciencefictionfilm ziet, het zal een heel diagnostisch laboratorium bieden op een enkele chip.

Het onderzoek zou een revolutie teweeg kunnen brengen in de grootte, snelheid en nauwkeurigheid van chemische detectiesystemen over de hele wereld.

Nieuwe bevindingen over deze "microfluïdische sensor" werden onlangs gerapporteerd in Sensoren en actuatoren , een vakblad, en de universiteit streeft naar een patent op verwante technologieën. De gezamenlijke onderzoeken werden geleid door Vincent Remcho, een OSU hoogleraar scheikunde, en Pallavi Dhagat, een assistent-professor aan de OSU School of Electrical Engineering and Computer Science.

De sleutel, wetenschappers zeggen, maakt gebruik van de mogelijkheden van ferromagnetische ijzeroxide-nanodeeltjes - buitengewoon kleine stukjes roest. Het gebruik van dergelijke deeltjes in het nieuwe systeem kan niet alleen chemicaliën met gevoeligheid en selectiviteit detecteren, maar ze kunnen worden opgenomen in een systeem van geïntegreerde schakelingen om de bevindingen onmiddellijk weer te geven.

"De deeltjes die we gebruiken zijn 1, 000 keer kleiner dan die nu worden gebruikt in algemene diagnostische tests, waardoor een apparaat draagbaar is en in het veld kan worden gebruikt, " zei Remcho, die ook associate dean is voor onderzoeks- en afstudeerprogramma's in het OSU College of Science.

"Net zo belangrijk, echter, is dat deze nanodeeltjes zijn gemaakt van ijzer, "zei hij. "Daarom, we kunnen magnetisme en elektronica gebruiken om ze ook als signaalapparaat te laten functioneren, om ons onmiddellijk toegang te geven tot de beschikbare informatie."

Volgens Dhagat, dit moet resulteren in een krachtige detectietechnologie die snel, nauwkeurig, goedkoop, massaproductie, en klein genoeg om in je hand te houden.

"Dit zou de wereld van chemische testen volledig kunnen veranderen, ' zei Dhagat.

Bestaande testen zijn vaak omslachtig en tijdrovend, met behulp van biochemische sondes die dure apparatuur vereisen, deskundig personeel of een complex laboratorium te detecteren of interpreteren.

Bij de nieuwe aanpak aan deze biochemische sondes kunnen kleine nanodeeltjes worden gehecht, meelopen om te zien wat ze vinden. Wanneer een van belang zijnde chemische stof wordt gedetecteerd, een "ferromagnetische resonantie" wordt gebruikt om de informatie elektronisch door te sturen naar een kleine computer en de informatie wordt onmiddellijk aan de gebruiker getoond. Er zijn geen speciale dunne films of complexe bewerkingen nodig, maar het detectievermogen is nog steeds uiterst gevoelig en nauwkeurig.

Eigenlijk, het systeem kan worden gebruikt om bijna alles wat van belang is in lucht of water te detecteren. En het gebruik van wat gewoon is, roestig ijzer zou moeten helpen bij het aanpakken van veiligheidsproblemen in het resulterende nanotechnologieproduct.

Snelle detectie van chemische toxines die worden gebruikt bij bioterrorisme zou mogelijk zijn, waaronder zorgen als miltvuur, ricine of pokken, waar onmiddellijk, nauwkeurige en zeer gevoelige tests nodig zouden zijn. Mede om die reden het werk is ondersteund door een vierjarige subsidie ​​van het Army Research Laboratory, in samenwerking met het Oregon Nanoscience and Microtechnologies Institute.

Echter, routinematige en verbeterde monitoring van commerciële waterbehandeling en voorraden zou kunnen worden nagestreefd, samen met andere behoeften op het gebied van milieumonitoring, vrachtinspecties, biomedische toepassingen in onderzoek of medische zorg, het testen van farmaceutische geneesmiddelen, of zelfs meer algemeen gebruik in voedselveiligheid.

Andere OSU-onderzoekers die aan dit project werken, zijn onder meer Tim Marr, een afgestudeerde student elektrotechniek, en Esha Chatterjee, een afgestudeerde scheikundestudent.

Het concept is bewezen in de laatste studie, wetenschappers zeggen, en er wordt verder gewerkt aan microfluïdica-onderzoek om de technologie robuust en duurzaam te maken voor langdurig gebruik in het veld.