A proliferação de testes no local de atendimento, desde medidores de glicose no sangue em casa até testes rápidos para COVID-19, está acelerando e melhorando os cuidados médicos.
Continuar a atualizar a tecnologia de detecção que está alimentando o crescimento desses produtos, no entanto, está se tornando cada vez mais desafiador.

Alguns chips de detecção óptica, por exemplo, contêm nanoestruturas que são quase tão pequenas quanto as moléculas biológicas e químicas que estão procurando. Essas nanoestruturas melhoram a capacidade do sensor de detectar moléculas. Mas suas dimensões diminutas tornam difícil guiar as moléculas para a área correta do sensor.

"É como construir um novo carro de corrida que é mais aerodinâmico e, portanto, mais rápido, mas sua porta é muito pequena para o motorista entrar no carro", diz Peter Q. Liu, Ph.D., professor assistente de elétrica engenharia na University at Buffalo School of Engineering and Applied Sciences.

Liu—junto com Xianglong Miao, Ph.D. candidato em seu laboratório, e Ting Shan Luk, Ph.D., no Centro de Nanotecnologias Integradas, Sandia National Laboratories, criaram um novo sensor que visa esse problema.

Descrito em um estudo publicado em Materiais Avançados em janeiro, o sensor usa espectroscopia de absorção infravermelha aprimorada por superfície (SEIRA).

A espectroscopia envolve estudar como a luz interage com a matéria. Embora a espectroscopia de absorção no infravermelho exista há mais de 100 anos, os pesquisadores ainda estão tentando tornar a tecnologia mais poderosa, acessível e versátil.

Como o nome sugere, esses sensores trabalham com luz na faixa do infravermelho médio do espectro eletromagnético, que é usada por controles remotos, óculos de visão noturna e outros produtos.

O novo sensor consiste em vários conjuntos de pequenas tiras retangulares de ouro. Os engenheiros mergulharam as tiras em 1-octadecanethiol, que é um composto químico (muitas vezes abreviado como ODT) que eles escolheram identificar.

Os pesquisadores então adicionaram uma gota de metal líquido – neste caso, gálio – para servir como base do sensor. Por fim, eles colocaram uma fina tampa de vidro em cima para formar uma estrutura semelhante a um sanduíche.

O design do sensor, com suas camadas e cavidades, cria o que os pesquisadores chamam de "antena nanopatch". A antena afunila moléculas nas cavidades e absorve luz infravermelha suficiente para analisar amostras biológicas e químicas.

"Mesmo uma única camada de molécula em nosso sensor pode levar a uma mudança de 10% na quantidade de luz refletida, enquanto um sensor típico pode produzir apenas uma mudança de 1%", diz Liu, que acrescenta que a equipe continuará a refinar o sensor com o objetivo de usá-lo para aplicações de detecção bioanalítica e diagnóstico médico, como detecção de biomarcadores ligados a certas doenças.

Depois de medir o ODT, os pesquisadores removeram o gálio líquido da superfície do chip sensor com um cotonete. Esse processo permite que o sensor seja reutilizado, o que pode torná-lo mais econômico do que alternativas semelhantes.

"A estrutura do nosso sensor o torna adequado para aplicações de ponto de atendimento que podem ser implementadas por uma enfermeira em um paciente, ou mesmo fora do hospital na casa de um paciente", diz ele. + Explorar mais

Sensores nanofotônicos de alta sensibilidade com aprisionamento passivo de moléculas de analito em pontos quentes