Prachtige regenboogkleurige, rekbare film voor het onderscheiden van suikers

Regenbogen en suiker kunnen beelden oproepen van bepaalde ontbijtgranen met het merk Leprechaun. Maar nu, onderzoekers in ACS Nano maak melding van een caleidoscoopachtige film om verschillende zoetstoffen uit elkaar te houden die meerdere kleuren vertoonde wanneer deze met de hand werd uitgerekt. Wanneer het gelijkmatig werd uitgerekt met een eenvoudig apparaat, verbeterde het materiaal de unieke verschuivingen in fluorescentie-intensiteit van 14 suikers die zijn gelabeld met een kleurstof, waardoor ze worden onderscheiden in dranken en zweetmonsters.

Zoete smaken in dranken kunnen afkomstig zijn van vele soorten suiker, waaronder sucrose, fructose en glucose, maar ook van minder gebruikelijke soorten, zoals maltose. Er zijn ook suikers in het zweet van mensen, die kunnen worden gevolgd om de bloedsuikerspiegel niet-invasief te controleren. Het is moeilijk te zeggen welke moleculen aanwezig zijn op basis van smaak of alleen kijken; in plaats daarvan worden ze meestal geïdentificeerd met complexe methoden en geavanceerde instrumenten. Om het detectieproces te vereenvoudigen, gebruikten Fengyu Li en collega’s eerder fotonische kristallen – nanobolletjes van polystyreen waarvan de kleur verschuift wanneer suikerhoudende verbindingen in de buurt zijn – in een van kleur veranderende chipsensor die 12 verschillende suikers van elkaar onderscheidde. Maar deze sensoren waren niet draagbaar, dus wilden Li, Chunbao Li en een nieuw team fotonische kristallen opnemen in een rekbare, gemakkelijk mee te nemen film en kijken of het regenboogkleurige platform ook suikers kon detecteren en differentiëren.

De onderzoekers stopten dicht opeengepakte, geordende rijen polystyreen nanosferen in een film van polyethylacrylaat. Aanvankelijk zag het gomachtige materiaal er rood uit, maar toen het met een uniforme kracht werd uitgerekt, verschoof de kleur door de regenboog – rood naar roze naar oranje naar geelgroen naar lichtgroen en uiteindelijk donkergroen bij een rek van 40%. En als het met de hand werd getrokken, produceerde het materiaal een caleidoscoop van kleuren, omdat verschillende delen van het materiaal verschillende krachten op zich hadden.

In eerste experimenten toonden de onderzoekers aan dat het uitrekken van de film de fluorescentiesignalen van 14 suikers die aan kleurstoffen waren gehecht, verbeterde. Deze signalen zouden dan uit elkaar gesorteerd kunnen worden. Om te zien of de sensor hetzelfde zou kunnen doen met monsters uit de echte wereld, mengden ze zes in de handel verkrijgbare dranken met de kleurstof alizarinerood S-2-difenylboronzuur 2-aminoethylester, waardoor fluorescerende complexen ontstonden. Oplossingen met deze complexen werden op de film gestippeld, die vervolgens werd uitgerekt, en de fluorescentie-intensiteiten werden gemeten bij twee verschillende golflengten van licht. En omdat de suiker-kleurstofcomplexen van elk monster unieke signalen produceerden, konden ze van elkaar worden onderscheiden. De sensor onderscheidde ook zweetmonsters van zes mensen. Op basis van deze resultaten zeggen de onderzoekers dat het rekbare, veelkleurige materiaal kan worden verwerkt in draagbare apparaten voor milieu-, klinische of gezondheidsmonitoring van suiker, of kan worden aangepast om andere stoffen te detecteren.