Gemotoriseerde sensoren zijn bedoeld om de diagnose van ziekten in een vroeg stadium te verbeteren en te versnellen

Het vroegtijdig opvangen van dodelijke ziekten zoals kanker is de sleutel tot het verbeteren van de overlevingskansen van patiënten. Ziekten zijn echter veel moeilijker te diagnosticeren in hun voorbereidende stadia, omdat mensen vaak nog geen symptomen hebben ontwikkeld en er slechts 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, de vooruitzichten voor de patiënt te verbeteren en een deel van de belasting van het medische systeem te verlichten. De onderzoekers hebben een benadering 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 zeer belangrijk om ziekten vroeg en nauwkeurig op te sporen, en daarvoor moet je in staat zijn om zeer lage concentraties biomarkers te vinden”, zegt Donglei (Emma) Fan, universitair hoofddocent bij de Walker-afdeling Werktuigbouwkunde, die het onderzoek leidde. onlangs gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano. “En mensen willen hun resultaten snel weten en niet uren of dagen moeten wachten.”

Fan voorziet dat haar aanpak kan helpen bij snelle ziektetests die mensen thuis of op het werk kunnen doen, waardoor ze onnodig uit dokterspraktijken en ziekenhuizen komen. In een ziekenhuisomgeving stelt het versnellen van tests het medisch personeel in staat om grote hoeveelheden diagnostiek in uren in plaats van dagen om te zetten.

“Iedereen kan tot op zekere hoogte hun eigen verpleegster zijn, en als er problemen zijn, kunnen ze met een dokter praten”, zei Fan.

Superkleine sensoren zijn belangrijk voor ziektediagnostiek, maar kampen met problemen. Hoe kleiner de sensor, hoe beter hij 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 deze identificeert, hoe groter het risico op besmetting, waardoor de nauwkeurigheid van de test mogelijk afneemt.

De detectiebenadering van de ventilator is bedoeld om het uitdagende probleem van langzame detectie op te lossen met ultrakleine, zeer gevoelige. De aanpak verhoogt de snelheid van een test met vier keer in vergelijking met gewone detectietechnieken. De techniek van de ventilator kan een detectie van een uur of een paar uur terugbrengen tot een kwestie van minuten.

En de sleutel tot die innovatie is het motoriseren van de sensor. Door beweging toe te voegen door te draaien, beweegt het apparaat het vloeibare monster rond, waardoor het veel sneller wordt voor moleculen en sensoren om met elkaar in contact te 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 toepasbaar zou kunnen zijn op elk type sensor en elke instantie van het detecteren van moleculen in een vloeibare oplossing, inclusief zaken als forensisch onderzoek op de plaats delict om DNA te vinden.

Dit project is in lijn met Fan’s onderzoek, ontdekking en ontwikkeling van micro / nanomotoren en machines. Twee jaar geleden ontwikkelde haar team 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”, zei Fan. “Als we de sensor sneller laten draaien, kunnen we een nog snellere detectie krijgen.”