_ Utilizarea unui busolă pentru telefonul mobil pentru a măsura concentrațiile mici de compuși importanți pentru sănătatea umană

Aproape fiecare telefon mobil modern are o busolă încorporată, sau magnetometru, care detectează direcția câmpului magnetic al Pământului, oferind informații esențiale pentru navigare. Acum, o echipă de cercetători de la Institutul Național de Standarde și Tehnologie (NIST) a dezvoltat o tehnică care utilizează un magnetometru obișnuit pentru telefonul mobil într-un scop complet diferit - pentru a măsura concentrația de glucoză, un marker pentru diabet, cu o precizie ridicată.

Aceeași tehnică, care utilizează magnetometrul împreună cu materiale magnetice concepute pentru a-și schimba forma ca răspuns la indicii biologice sau de mediu, ar putea fi utilizată pentru a măsura rapid și ieftin o serie de alte proprietăți biomedicale pentru monitorizarea sau diagnosticarea umană. boala. Metoda are, de asemenea, potențialul de a detecta toxinele din mediu, a spus om de știință NIST Gary Zabow.

În studiul lor de dovadă a conceptului, Zabow și cercetătorul NIST Mark Ferris au prins de un telefon mobil un puț mic care conținea soluția de testat și o bandă de hidrogel — un material poros care se umflă atunci când este scufundat în apă.

Cercetătorii au încorporat particule magnetice minuscule în hidrogel, pe care le proiectaseră să reacționeze fie la prezența glucozei, fie la Nivelurile pH-ului (o măsură a acidității) prin extindere sau contracție. Schimbarea nivelurilor de pH poate fi asociată cu o varietate de tulburări biologice.

Pe măsură ce hidrogelurile s-au mărit sau s-au micșorat, au mutat particulele magnetice mai aproape sau mai departe de magnetometrul telefonului mobil, care a detectat modificările corespunzătoare ale puterii câmpul magnetic. Folosind această strategie, cercetătorii au măsurat concentrații de glucoză de la câteva milioane de mol (unitatea științifică pentru un anumit număr de atomi sau molecule dintr-o substanță).

Deși o astfel de sensibilitate mare nu este necesară pentru monitorizarea la domiciliu a nivelului de glucoză folosind o picătură de sânge, ar putea, în viitor, să permită testarea de rutină pentru glucoza din salivă, care conține o concentrație mult mai mică de zahăr.

Cercetătorii au raportat descoperirile lor în Nature Communications.

Hidrogelurile concepute sau „inteligente”, precum cele folosite de echipa NIST sunt ieftine și relativ ușor de fabricat, a spus Ferris, și pot fi adaptate pentru a reacționa la o serie de compuși diferiți care medical cercetătorii ar putea dori să măsoare. În experimentele lor, el și Zabow au stivuit straturi unice de două hidrogeluri diferite, fiecare dintre ele contractat și extins la viteze diferite ca răspuns la pH sau glucoză.

Aceste straturi duble au amplificat mișcarea hidrogelurilor, făcând-o mai ușoară. pentru ca magnetometrul să urmărească modificările intensității câmpului magnetic.

Deoarece tehnica nu necesită nicio sursă electronică sau de alimentare în afară de cea a telefonului mobil și nici nu necesită nicio prelucrare specială a probei, oferă o modalitate ieftină de a efectuează teste – chiar și în locații cu resurse relativ puține.

Eforturile viitoare de a îmbunătăți acuratețea unor astfel de măsurători folosind magnetometre de pe telefonul mobil ar putea permite detectarea catenelor de ADN, proteine ​​specifice și histamine - compuși implicați în sistemul imunitar al organismului. răspuns — la concentrații de până la câteva zeci de nanomoli.

Această îmbunătățire ar putea avea beneficii substanțiale. De exemplu, măsurarea histaminelor, care sunt de obicei detectate în urină la concentrații cuprinse între aproximativ 45 și 190 de nanomoli, ar necesita, de obicei, o colectare de urină de 24 de ore și o analiză sofisticată de laborator.

„Un test la domiciliu. utilizarea unui magnetometru pentru telefonul mobil sensibil la concentrațiile nanomolare ar permite măsurătorilor să fie făcute cu mult mai puțină bătaie de cap”, a spus Ferris. În general, o sensibilitate sporită ar fi esențială atunci când doar o cantitate mică de substanță este disponibilă pentru testare în cantități extrem de diluate, a adăugat Zabow.

În mod similar, studiul echipei sugerează că un magnetometru pentru telefonul mobil poate măsura nivelurile pH-ului cu aceeași sensibilitate ca un metru de banc de o mie de dolari, dar la o fracțiune din cost.

Un producător de bere acasă. sau un brutar ar putea folosi magnetometrul pentru a testa rapid pH-ul diferitelor lichide pentru a-și perfecționa meșteșugul, iar un om de știință în mediu ar putea măsura pH-ul probelor de apă subterană la fața locului cu o precizie mai mare decât ar putea oferi o bandă de test de turnesol.

Această poveste este republicată prin amabilitatea NIST. Citiți povestea originală aici.

(Fluierul)