(Phys.org) — Onderzoekers van de Oregon State University combineren diatomeeën, een soort eencellige fotosynthetische algen, met nanodeeltjes om een ​​sensor te creëren die minuscule hoeveelheden eiwit of andere biomarkers kan detecteren.

Dit is een nieuwe en innovatieve benadering van optische biosensoren, die in de gezondheidszorg van belang zijn voor toepassingen als het detecteren van bloedglucosespiegels of de aanwezigheid van antistoffen. Ze worden ook gebruikt voor chemische detectie bij milieubescherming.

Bestaande biosensoren vereisen vaak dure fabricage met behulp van kunstmatige fotonische kristallen om een ​​nauwkeurig gestructureerd apparaat te maken. Maar diatomeeën lijken precies de juiste soort ingewikkelde structuur te hebben om te integreren met gouden of zilveren nanodeeltjes en een goedkope optische biosensor te produceren.

"Ik werk al heel lang aan dit soort sensoren, en het gebruik van diatomeeën in plaats van het maken van fotonische kristallen maakt het leven veel gemakkelijker, " zei Alan Wang, een assistent-professor elektrotechniek aan het OSU College of Engineering. "En vanuit commercieel oogpunt is het veel goedkoper, ongeveer 50 cent in vergelijking met $ 50."

Jeremy Campbell, een afgestudeerde student in chemische technologie die werkt met OSU-professor Greg Rorrer, bracht de diatomeeën onder de aandacht van Wang. Dit lanceerde een samenwerking gesponsord door het Oregon Nanoscience and Microtechnologies Institute en Marine Polymer Technologies.

Hoewel diatomeeën door andere groepen worden bestudeerd voor toepassingen zoals batterijen, niemand anders doet onderzoek naar het gebruik ervan voor optische biosensoren. Het produceren van een goedkope sensor is belangrijk voor een verbruiksproduct dat na eenmalig gebruik wordt weggegooid.

Onderzoek heeft aangetoond dat het gebruik van diatomeeën de prestaties van de nanodeeltjes verhoogt door de absolute waarde van het signaal met 10 keer te verhogen, en de gevoeligheid met 100 keer. De huidige gevoeligheid van de OSU-biosensor is 1 picogram per milliliter, wat veel beter is dan optische sensoren die in klinieken worden gebruikt voor het detecteren van glucose, eiwitten en DNA, die een gevoeligheid hebben van 1 nanogram per milliliter.

"Het combineren van natuurlijk gecreëerde structuren met chemisch gesynthetiseerde nanodeeltjes heeft het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen in de fabricage van fotonische apparaten, ' zei Wang.