Een nieuwe doorbraak heeft het potentieel om sensoren te verbeteren die worden gebruikt om te testen op ziekten en doping in de sport te detecteren.

Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van wetenschappers van de Lancaster University heeft een coating gemaakt van slechts één molecuul dik die het oppervlak van sensorelektroden wijzigt.

Het gebruikte molecuul genaamd bèta-cyclodextrine, heeft een trechtervorm met een hydrofobe binnenkant en een hydrofiele buitenkant. De combinatie van deze twee eigenschappen zorgt ervoor dat alleen moleculen van de juiste grootte en het juiste type erin passen, zodat de sensor alleen stoffen detecteert waarop hij is afgestemd.

Het proces, waarbij de bèta-cyclodextrine elektrochemisch wordt geënt op het oppervlak van grafietelektroden, is ook gemakkelijk aan te brengen - het kan binnen enkele minuten in één simpele stap worden toegevoegd, zonder speciale apparatuur of schadelijke chemicaliën - iets wat volgens de onderzoekers het proces goedkoop en schaalbaar maakt.

Hoewel het gebruik van cyclodextrine op sensoren niet nieuw is, andere methoden om soortgelijke sensorcoatings te maken zijn, tot nu toe, complexer en duurder. Tests toonden aan dat deze nieuwe methode ook sensoren produceert die ongeveer tien keer gevoeliger zijn dan de beste bestaande sensoren op basis van cyclodextrine. Dit betekent dat het de potentie heeft om specifieke moleculen te detecteren in veel lagere concentraties.

Dr. Stijn Mertens, hoofddocent in elektrochemische oppervlaktewetenschap aan de afdeling scheikunde van Lancaster University, en hoofdonderzoeker, zei:"Deze wijziging in één stap houdt een substantiële belofte in voor de routinematige productie van goedkope, maar toch robuuste en hoogwaardige elektrochemische sensoren.

"Het is heel selectief, alleen moleculen oppikken die in de cyclodextrine passen. Dit is belangrijk omdat we hierdoor monsters kunnen analyseren zonder tijdrovende en dus dure voorbehandeling, zoals scheiding van andere stoffen. Wij zijn van mening dat de uitstekende prestaties van de sensor te maken kunnen hebben met zijn eenvoudige en goed gedefinieerde structuur, omdat de cyclodextrine direct en sterk aan het elektrodeoppervlak is bevestigd."

De onderzoekers testten de sensor op dopamine, een chemische neurotransmitter die helpt bij het verzenden van signalen tussen zenuwcellen en daarom erg belangrijk is in de biochemie.

"Ook al hebben we het alleen getest op dopamine als een biologisch relevante molecule, we verwachten dat de sensor zal werken voor veel andere kleine biomoleculen, of medicijnen. Dit kan nuttig zijn bij het diagnosticeren van ziekten, zoals Parkinson, of het opsporen van drugs bij atleten."

Het onderzoek bevindt zich momenteel in een vroege proof-of-concept-fase, hoewel sensoren met deze coatings het potentieel hebben om door wetenschappers in laboratoria te worden gebruikt om bloed- of weefselmonsters te testen.

Het onderzoek wordt beschreven in het artikel 'One-Step Covalent Immobilization of beta-Cyclodextrin on sp2 Carbon Surfaces for Selective Trace Amount Probing of guests', die is gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde functionele materialen .

Het onderzoek, waarbij ook onderzoekers van de KU Leuven en de Universiteit Gent in België betrokken waren, werd gefinancierd door het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen, KU Leuven en de Europese Onderzoeksraad.