Sensibilità del biosensore migliorata notevolmente dai fisici dell'Istituto di Mosca

2 giorni fa p Luke James Questo è secondo una recente ricerca finanziata dalla Russian Science Foundation e pubblicata nel numero di gennaio di Sensors. Nella loro pubblicazione, i ricercatori descrivono un modo per aumentare la sensibilità dei biosensori al punto da poter essere utilizzati in dispositivi elettronici di consumo come smartphone e dispositivi indossabili. Fino a questo punto, i biosensori non sono mai stati realmente considerati per l'uso nell'elettronica di consumo.
Questo perché i dispositivi biosensori che esistevano non erano semplicemente abbastanza sensibili ed erano troppo costosi per il mercato dei consumatori. Tuttavia, il nuovo design del biosensore creato dai ricercatori del Moscow Institute of Physics and Technology Center for Photonics and 2D Materials potrebbe aumentare più volte la sensibilità del rivelatore e allo stesso tempo ridurre drasticamente il prezzo. "Un biosensore convenzionale incorpora un risuonatore ad anello e una guida d'onda posizionati sullo stesso piano", ha spiegato lo studente laureato del MIPT Kirill Voronin del Laboratory of Nanooptics and Plasmonics, che ha avuto l'idea usata nello studio.
"Abbiamo deciso di separare i due elementi e metterli su due piani diversi, con l'anello sopra la guida d'onda. " Questo, come lo chiamano i ricercatori, è una disposizione del sensore a due livelli. È stato ottenuto depositando un film sottile e attaccandolo, creando allo stesso tempo sia un risonatore ad anello che una guida d'onda e provocando una maggiore sensibilità.
Sebbene questo design a due livelli sia meno conveniente per la produzione di dispositivi unici, è più economico per i sensori di produzione di massa. Ancora più importante, tuttavia, è che il nuovo design a due livelli ha comportato una sensibilità molte volte superiore rispetto agli attuali biosensori. "Abbiamo posizionato la guida d'onda della striscia sotto il risonatore, nel dielettrico di massa", ha affermato il coautore della carta Aleksey Arsenin, ricercatore leader presso il MIPT Laboratory of Nanooptics and Plasmonics.
"Il risonatore, a sua volta, è al interfaccia tra il substrato dielettrico e l'ambiente esterno. Ottimizzando gli indici di rifrazione dei due media circostanti, otteniamo una sensibilità significativamente più elevata. " I biosensori sono dispositivi elettrochimici che determinano la composizione dei fluidi biologici.
Un glucometro è un buon esempio di biosensori ed è praticamente l'unico esempio di un dispositivo biosensore attualmente disponibile sul mercato di massa. Tuttavia, molte persone sperano che i progressi nella tecnologia dei biosensori come quelli realizzati dal gruppo di ricerca del MIPT possano spianare la strada a più elettronica di consumo che li include. Esempi di elettronica di consumo potrebbero includere smartphone, sensori indossabili per la salute e l'esercizio fisico ed elettrodomestici che potrebbero analizzare i fluidi corporei per applicazioni come la verifica dell'identità, l'analisi medica e la pianificazione della dieta.
Secondo Valentyn Volkov, capo del MIPT Center for Photonics e 2D Materials, lo sviluppo del team porterà i biosensori a un "livello qualitativamente nuovo". Tuttavia, si stima che ci vorranno dai due ai tre anni per sviluppare un design industriale basato sulla tecnologia proposta.