Investigadores de la Universidad Estatal de Oregon han combinado uno de los pequeños milagros de la naturaleza, la diatomea, con una versión de impresión por inyección de tinta y detección óptica para crear un dispositivo de detección excepcional que puede ser hasta 10 millones de veces más sensible que algunos otros enfoques de uso común.
Se aprobó una patente sobre la nueva tecnología "optofluídica" y los hallazgos se publicaron en la revista nanoescala .
Cuando se implementa en dispositivos de trabajo, este enfoque podría mejorar la detección biomédica de biomarcadores de cáncer; usarse para trabajos forenses extraordinariamente precisos; salvar la vida del personal militar en situaciones de combate; detectar drogas ilegales; o ayudar a determinar si los alimentos orgánicos son realmente libres de pesticidaso no.
La enorme sensibilidad y el bajo costo de la tecnología pueden tener infinitas aplicaciones, dicen los investigadores, que van desde el monitoreo de la salud hasta la protección ambiental, experimentos biológicos y otros usos.
"Algunos sensores existentes pueden detectar compuestos en niveles de una parte por mil millones, lo que suena bastante bien, pero para muchos propósitos no es lo suficientemente bueno", dijo Alan Wang, profesor asistente de ingeniería eléctrica de OSU en la Facultad de Ingeniería de OSU,y autor correspondiente del estudio.
"Con este enfoque, podemos detectar algunos tipos de compuestos a menos de una parte por billón, aproximadamente el nivel de una sola molécula en una muestra pequeña. Eso es realmente difícil. Aparte de su sensibilidad, la tecnología también puede funcionar con ultra-muestras pequeñas, es rápido y debería ser muy económico de usar. "
Este sistema combina óptica avanzada con un sistema fluídico para identificar compuestos. Con la mayoría de los sistemas convencionales de este tipo, los fluidos deben fluir sobre una superficie, y esto limita el transporte de moléculas específicas que quizás desee identificar, dijo Wang.
Las diatomeas en esta nueva tecnología, sin embargo, actúan como "cristales fotónicos" naturales. Aprovechan las fuerzas de convección contra la difusión para ayudar a acelerar y concentrar moléculas en un espacio donde los fotones de los sensores ópticos pueden quedar atrapados, interactuar e identificar elcompuesto a través de firmas ópticas.
"Una diatomea es un tipo vivo y natural de fitoplancton que crea estructuras diminutas muy precisas", dijo Wang. "Cuando se depositan líquidos sobre ella con dispositivos de inyección de tinta cuidadosamente controlados, las gotas se evaporan rápidamente, pero, en el proceso, transportanlas moléculas de interés para la superficie de la diatomea. Esta es la clave para aumentar la sensibilidad de las mediciones fotónicas ".
La tecnología de sensores, dicen los investigadores, puede identificar de manera rápida y precisa qué compuestos están presentes y aproximadamente en qué cantidad.
En una demostración de esta investigación, los científicos intentaron identificar el trinitrotolueno o TNT, uno de los ingredientes comunes en los artefactos explosivos, incluidas las minas ocultas que han causado numerosas lesiones y muertes en situaciones de batalla. El TNT es una sustancia química con muybaja volatilidad, lo que significa que tiene una evaporación limitada, y comparativamente pocas moléculas escapan que podrían permitir la detección. En una bomba oculta, es difícil de encontrar.
Esta nueva tecnología era un millón de veces más sensible para identificar TNT que otros enfoques comunes, dijo Wang. Un monitor basado en este enfoque, que podría ser rápido y preciso en situaciones militares, podría algún día ayudar a salvar vidas, dijo.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Oregon . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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