![Krediet: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne Nieuwe sandwich-technologie verbetert de gevoeligheid van snelle tests](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2021/novelsandwic.jpg)
Krediet: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne
EPFL-wetenschappers hebben een methode ontwikkeld om de gevoeligheid van sneldetectietests te vergroten, zoals die worden gebruikt voor het nieuwe coronavirus. De resultaten van hun haalbaarheidsstudie zijn zojuist gepubliceerd in Nano Letters
Zwangerschapstests en sneldetectietests voor het nieuwe coronavirus werken op dezelfde manier. Ze bevatten een oppervlak – meestal gemaakt van metaal – waarop chemische nanosensoren specifieke verbindingen detecteren in een monster urine, speeksel of bloed die duiden op de aanwezigheid van een bepaald eiwit of een deel van een virus. “De tests blijken positief als hun sensoren in contact komen met de doelstof”, zegt Olivier Martin, hoofd van het Nanophotonics and Metrology Laboratory van EPFL, binnen de School of Engineering.
Dit biologische mechanisme is onzichtbaar voor het blote oog, maar de manier waarop het metaal is gestructureerd, maakt het mogelijk om met licht in wisselwerking te staan, waardoor de beweging van het licht wordt verstoord. “Deze verstoringen vertellen ons dat een sensor op het metalen oppervlak in contact is gekomen met de beoogde verbinding”, zegt Martin. “Het proces creëert een optische golf, die zich voortplant en bijvoorbeeld als een rode lijn op een zwangerschapstest verschijnt.” Zijn team werkte samen met wetenschappers van het Bionanophotonic Systems Laboratory van EPFL, onder leiding van Hatice Altug, om de technologie gevoeliger en effectiever te maken. Hun bevindingen zijn zojuist gepubliceerd in Nano Letters
![Nanometrische sandwich. Krediet: EPFL Nieuwe sandwich-technologie verbetert de gevoeligheid van snelle tests](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2021/1-novelsandwic.jpg)
Nanometrische sandwich. Krediet: EPFL
Silicium gebruiken als klankkast
Om hun experimenten uit te voeren, gebruikten de wetenschappers aluminium voor het metalen oppervlak waarop de nanosensoren zijn geplaatst. Net onder het aluminium hebben ze een laagje silicium aangebracht, dat geen elektriciteit geleidt. “Het silicium werkt als een klankkast”, zegt Martin. “Stel je een pauken voor: het oppervlak trilt wanneer een drummer erop slaat, en het is de klankkast eronder die ons de trillingen laat horen. In ons systeem dient de siliciumlaag als een resonator en versterkt het de reactie van het metaal, waardoor het systeem gevoeliger wordt. betekent dat we kleinere eiwitten of kleinere concentraties virussen kunnen detecteren. “
![Debdatta Ray en Olivier Martin in het laboratorium voor nanofotonica en metrologie © Alain Herzog / 2021 EPFL Nieuwe sandwich-technologie verbetert de gevoeligheid van snelle tests](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2021/2-novelsandwic.jpg)
Debdatta Ray en Olivier Martin in het laboratorium voor nanofotonica en metrologie © Alain Herzog / 2021 EPFL
Een nanometrische sandwich
Hun sandwich-achtige systeem werkt op nanometrische schaal. Maar waarom hebben ze besloten om zo’n miniatuurtechnologie te ontwikkelen? “We moeten op dezelfde schaal opereren als de objecten die we willen detecteren – in dit geval eiwitten en virussen. Ook is de optische respons verschillend, afhankelijk van de schaal die we gebruiken. Een staaf zilver kan er grijs uitzien. , maar op nanometrische schaal zien de zilverdeeltjes er eigenlijk blauw uit “, zegt Martin.
Dit is de eerste keer dat wetenschappers een medisch testsysteem hebben ontwikkeld door een metaal te koppelen aan een elektrische isolator. “We hebben formules om nanostructuren te ontwerpen voor metalen en voor diëlektrische materialen, maar we moeten er nog een vinden die de twee combineert”, zegt Martin. “Het ontwikkelen van onze sandwich-technologie was een echte uitdaging. Vervolgens gaan we experimenteren met andere metalen, wat nieuwe uitdagingen zal opleveren. We moeten ook de structuur van ons apparaat optimaliseren zodat de optische resonantie zo sterk mogelijk is.”
Debdatta Ray et al. Hybride metaal-diëlektrische metasoppervlakken voor detectie van brekingsindex, Nano Letters (2020). DOI: 10.1021 / acs.nanolett.0c03613
Nano Letters
Geleverd door Ecole Polytechnique Federale de Lausanne