Optisk näsa sniffar rätt på sjukdomar
Den anrika tidskriften Analyst (etablerad 1878), som ges ut av Royal Society of Chemistry, lanserar i sitt kommande nummer en artikel om en optisk sensorteknik som utvecklats av forskare på SP och Göteborgs universitet. Sensorerna kommer i framtiden användas för att skapa smak- och luktcentrum för diagnostik och miljöövervakning.
Optoder är material, ofta av plast, som ändrar färg efter koncentrationen av ett specifikt ämne. Genom en lyckad konstruktion av olja, vatten och nanopartiklar har en optod med extrem känslighet tagits fram. Sensorn gör det tekniskt möjligt att upptäcka sjukdomar på ett tidigt stadium genom att helt enkelt andas på materialet som då ändrar färg om man börjar bli sjuk.
– Magsår och sjukdomar i njure och lever ger initialt upphov till mycket låga halter av ammoniak som kan detekteras med enkel kamerautrustning och ett par ljusdioder tillsammans med sensorfilmen, säger Niklas Strömberg, forskare på SP. Tillsammans med Aron Hakonen vid Göteborgs universitet utvecklar han tekniken bakom den optiska näsan. Den väntas dessutom fungera för omkring 45 andra ämnen vilket möjliggör konstruktion av konstgjorda smak- och luktcentra.
Lukt baseras på ljussignaler
Tekniken fungerar i korthet så här: Optiska näsor detekterar ämnen med hjälp av ljussignaler till skillnad från de elektriska signaler som används för att signalera lukt från luktreceptorerna i näsan till hjärnan via nervceller.
I likhet med den mänskliga näsan så bygger den optiska näsan på membran-depolarisation, men den orsakar ljusskillnader vid exponering till luktämnet istället för elektriska signaler. Selektivitet för ett visst ämne ordnas av särskilda molekyler som bär ämnet som ska detekteras över membranet som då depolariseras och ändrar färg.
– Genom att belysa en sensoryta och samtidigt fotografera av färgen från ytan kan man bestämma koncentrationen av det ämne som påverkar membranpotentialen i sensorn, förklarar Niklas Strömberg och tillägger att tekniken tagit drygt tio år att utveckla och resulterat i två doktorsavhandlingar.
Mäter extremt låga nivåer
Ammoniak var ett av de första ämnena som man försökt mäta med optiska eller elektrokemiska näsor på grund av dess flyktighet och giftighet för människan. Dessa sensorer har alla enbart kunnat mäta i en punkt medan sensortypen som presenteras i Analyst har använts för att avbilda ammoniak-uppbyggnad med hög upplösning (0.1 mm) i muskelvävnad* ned till extremt låga nivåer (1 000 gånger lägre än kommersiellt tillgängliga tekniker). För tillfället är den världens känsligaste sensor för både ammoniak och ammonium (detektionsgräns 2 nM).
Artikeln publiceras i nummer 2/2012 i Analyst men finns redan fritt tillgänglig i elektronisk form på Royal Society of Chemistry’s blogg, se
http://blogs.rsc.org/an/2011/12/15/issue2online/
* se även “Plasmophore sensitized imaging of ammonia release from biological tissues using optodes.” Anal Chim Acta. 2011 Oct 17;704(1-2):139-45. Epub 2011 Aug 16.
För mer information, kontakta niklas.stromberg@sp.se, tel 010-516 51 68 eller aron.hakonen@chem.gu.se
Taggar: