Магнитная наноэмульсия- Простой, быстрый и экономически эффективный подход для неферментативного измерения уровнья глюкозы в крови.
Ученые создали новый тип датчика-сенсор для измерения уровня глюкозы в крови основанный на магнитно поляризуемую наноэмульсию. Новое устройство, в отличие от обычных глюкометров, не зависит от ферментов глюкозооксидазы. Оно просто изменяет цвет, когда он вступает в контакт с глюкозой.
Контроль уровня глюкозы обычным глюкометром.
Принцып работы устроиства зависит от приложенного магнитного поля к раствору наноэмульсии и воздействия молекул глюкозы в результате чего просто меняется цвет раствора наноэмульсии от изменения концентрации глюкозы. Исследователи проводили измерения дифракции волны в наноэмульсии (сдвиг длины волны или изменение цвета) с использованием спектрографа и определили что сдвиг (Δλmax) была довольно высокой (69 нм при концентрации глюкозы 30 мМ), и что она варьировала линейно с концентрацией глюкозы.
Нормальный уровень глюкозы в организме человека является 4.2-6.4 мМ и для сахарного диабета это величина > 7,0 мМ. Повышенная концентрация глюкозы в моче указывает на гипергликемию или сахарный диабет. На протяжении многих лет, несколько методик были разработаны для обнаружения глюкозы, многие из них основаны на глюкозооксидазы, соединенный с электрохимической системой, где отклик зависит от активности фермента или глюкозы массопереноса. Некоторые из недавних методов, основаны – на электродах графена-кобальт оксидов, Pt-Co наночастиц биметаллические сплавов, диэлектрические свойства полимеров, полимер- поверхностного плазмонного резонанса, ZnO нанопроволок, модифицированные наночастицами Au, CuS нанотрубки и т.д.
Существующие методики относительно сложные и требуют много времени и сложные системы для получения результатов.
Ученые отмечают что новое устройство поможет диабетикам изменить сложные способы контроля уровеня сахара в крови.
Новая методика предложенная группой исследователей под руководством Джона Филиппа отличается от существующей тем что она простая, быстрая (она работает в несколько миллисекунд, а не минут) и экономически эффективная, не требует много времени и сложного аппарата (Она позволяет нам обнаружить концентрацию глюкозы визуально без электронного оборудования).
Исследователи обьясняют что устройство созданное по данной методике — портативное. Для качественного тестирования глюкозы, больной просто должен смотреть на изменении цвета в наноэмульсии когда происходит смешивание фракция крови или мочи при приложении магнитного поля, что каждый может генерировать с крошечным магнитом или соленоидом. Для количественного зондирования потребуется около 200 микролитра наноэмульсии и карманного размера волоконно-оптического спектрографа для тестирования образцы.
Как же датчик на самом деле работает?
Магнитная Наноэмульсия -новый тип датчика для измерения уровня глюкозы в крови.
При постоянном приложеннии магнитного поля, капельки наноэмульсии образуют 1D цепочечные структуры, которые вызывают дифракцию света в видимой области с длиной волны зависящий от расстояния между капель. В образце при концентрации глюкозы диапазона 1-30 мМ, можно точно определить концентрацию с использованием калибровочной кривой так как длины волны дифрагированного сдвига изменяется линейно с концентрацией глюкозы. Без внешнего магнитного поля, капельки наноэмульсии двигаться случайно (благодаря обычной броуновского движения), но при приложении магнитного поля в каждой капле индуцируется дипольный момент, ориентируя его по направлению поля. Линейные цепи-подобные структуры формируются вдоль направления поля, когда силы отталкивания между капелек точно сбалансировать силы притяжения между ними.
Когда и капли и расстояние между каплями примерно такого же размера, что и длина волны видимого света, мы видим пик Брэгга в видимом диапазоне длин волн — который проявляется как изменение цвета в этих жидкостях, или просто меняет цвет, когда он вступает в контакт с глюкозой что мы можем на самом деле увидеть невооруженным глазом.
Исследователи в настоящее время заняты тем, чтобы улучшить чувствительность своего устройства. Они также работают с компаниями, которые заинтересованы в развитии датчика в рыночный продукт.
Текущая работа опубликована в журнале Appl. Physics Letters. »Non-enzymatic glucose detection using magnetic nanoemulsions» , V.Mahendran and John Philip, Applied Phys. Lett. 105, 123110(2014)