Het vroegtijdig opvangen van dodelijke ziekten zoals kanker is de sleutel tot het verbeteren van de overlevingskansen van patiënten. Echter, ziekten zijn veel moeilijker te diagnosticeren in hun voorbereidende stadia omdat mensen vaak nog geen symptomen hebben ontwikkeld en alleen sporen in hun lichaam kunnen worden gevonden.

Onderzoekers van de Cockrell School of Engineering willen het gemakkelijker maken om ziekten eerder in het proces op te vangen, het verbeteren van de vooruitzichten van de patiënt en het verlichten van een deel van de last van het medische systeem. De onderzoekers hebben een aanpak ontwikkeld met behulp van een nanosensor om de detectie van sporen van biomarkers voor vroege diagnose van ziekten te versnellen, met behoud van een hoge gevoeligheid.

"Het is van groot belang om ziekten vroeg en nauwkeurig op te sporen, en om dat te doen moet je in staat zijn om zeer lage concentraties biomarkers te vinden, " zei Donglei (Emma) Fan, universitair hoofddocent bij de Walker Department of Mechanical Engineering, die het recentelijk in het tijdschrift gepubliceerde onderzoek leidde ACS Nano . "En mensen willen snel hun resultaten weten en niet uren of dagen hoeven wachten."

Fan denkt dat haar aanpak kan helpen bij snelle ziektetests die mensen thuis of op het werk kunnen doen, hen onnodig buiten de dokterspraktijken en ziekenhuizen te houden. In een ziekenhuisomgeving, het versnellen van tests stelt medisch personeel in staat om grote hoeveelheden diagnostiek in uren in plaats van dagen om te draaien.

"Iedereen kan tot op zekere hoogte zijn eigen verpleegster zijn, en als er problemen zijn, kunnen ze met een arts praten, ' zei Fan.

Superkleine sensoren zijn belangrijk voor ziektediagnostiek, maar ze lopen tegen problemen aan. Hoe kleiner de sensor, hoe beter het reageert op de kleine moleculen. Maar de afweging voor gevoeligheid is een langzamere doorlooptijd. Hoe langer het duurt voordat de sensor verbinding maakt met moleculen en ze identificeert, hoe groter het risico op besmetting, waardoor de nauwkeurigheid van de test mogelijk afneemt.

De detectiebenadering van Fan is bedoeld om het uitdagende probleem van langzame detectie op te lossen met ultrakleine, hoog sensitief. De aanpak verhoogt de snelheid van een test met een factor vier in vergelijking met common sensing-technieken. De techniek van Fan kan een detectie van een uur of een paar uur terugbrengen tot een kwestie van minuten.

En de sleutel tot die innovatie ligt in het motoriseren van de sensor. Door beweging toe te voegen door het apparaat te draaien, beweegt het vloeibare monster rond, waardoor moleculen en sensoren veel sneller met elkaar in contact komen.

Het team publiceert zijn methodologieën in de hoop dat andere onderzoekers en fabrikanten de informatie zullen gebruiken om hun sensoren te verbeteren. Fan zei dat de technologie van toepassing kan zijn op elk type sensoren en elk geval van detectie van moleculen in een vloeibare oplossing. inclusief zaken als forensisch onderzoek op de plaats delict om DNA te vinden.

Dit project sluit aan bij het onderzoek van Fan, ontdekking, en ontwikkeling van micro-/nanomotoren en machines. Twee jaar geleden, haar team ontwikkelde een allereerste methode voor lichtgestuurde elektrische nanomotoren.

Fan merkt op dat het team meer werk te doen heeft, en de volgende stap is het versnellen van de motor met behoud van controle, wat de doorlooptijd van de test nog meer zou moeten verkorten.

"Wat we hebben aangetoond is niet de limiet, " Fan zei. "Als we de sensor sneller laten draaien, kunnen we nog snellere detectie krijgen."