AUSTIN, Texas - Lấy cảm hứng từ nghệ thuật gấp giấy origami, các nhà hóa học tại Đại học Texas ở Austin đã phát triển một cảm biến giấy 3 chiều có thể kiểm tra các bệnh như sốt rét và HIV với giá dưới 10 xu một pop .
Các cảm biến điểm chăm sóc, chi phí thấp như vậy có thể cực kỳ hữu ích ở các nước đang phát triển, nơi mà các tài nguyên thường không tồn tại để trả cho các thử nghiệm dựa trên phòng thí nghiệm và ở đâu, ngay cả khi có sẵn tiền, cơ sở hạ tầng thường không tồn tại để vận chuyển các mẫu sinh học đến phòng thí nghiệm.
Đây là về y học cho mọi người, Richard nói, giáo sư hóa học Robert A. Welch.
Cảm biến giấy một chiều, chẳng hạn như những cảm biến được sử dụng trong các thử nghiệm mang thai, đã phổ biến nhưng có những hạn chế. Các cảm biến 3 chiều được gấp lại, được phát triển bởi Crooks và nghiên cứu sinh Hong Liu, có thể kiểm tra nhiều chất hơn trong một diện tích bề mặt nhỏ hơn và cung cấp kết quả cho các xét nghiệm phức tạp hơn.
Cảm biến giấy lấy cảm hứng từ origami này, được phát triển bởi các nhà hóa học Hong Liu và Richard Crooks, có thể dễ dàng lắp ráp bằng tay. Nó có thể sớm có thể kiểm tra rẻ tiền cho các bệnh như sốt rét và HIV. Tín dụng hình ảnh: Alex Wang.
Crooks nói bất cứ ai cũng có thể xếp chúng lại, Crooks nói. Bạn không cần một chuyên gia, vì vậy bạn có thể dễ dàng tưởng tượng ra một tổ chức phi chính phủ với một số tình nguyện viên gấp những thứ này lại và đưa chúng ra ngoài. Họ dễ dàng sản xuất, vì vậy việc sản xuất cũng có thể được chuyển sang nhóm khách hàng. Họ không cần phải được thực hiện ở các nước phát triển.
Kết quả của các thí nghiệm trên nhóm với thiết bị phân tích giấy origami, hay oPAD, được công bố vào tháng 10 trên Tạp chí của Hiệp hội hóa học Mỹ và tuần trước trong Hóa học phân tích.
Cảm hứng cho cảm biến xuất hiện khi Liu đọc một bài báo tiên phong của nhà hóa học Đại học Harvard George Whitesides.
Whitesides là người đầu tiên chế tạo cảm biến giấy microfluidic, ba chiều có thể thử nghiệm các mục tiêu sinh học. Tuy nhiên, cảm biến của anh ta rất tốn kém và mất thời gian, và được chế tạo theo cách hạn chế sử dụng.
Liu đã phải tạo mẫu cho nhiều mảnh giấy bằng phương pháp quang khắc, cắt chúng bằng laser và sau đó dán chúng lại bằng băng dính hai mặt, theo ông Liu, một thành viên của phòng thí nghiệm Crooks. Khi tôi đọc báo, tôi nhớ khi tôi còn là một đứa trẻ lớn lên ở Trung Quốc, và giáo viên của chúng tôi đã dạy chúng tôi origami. Tôi nhận ra nó đã không quá khó khăn. Nó có thể rất dễ dàng. Chỉ cần gấp giấy, và sau đó áp dụng áp lực.
Trong vài tuần thử nghiệm, Liu đã chế tạo cảm biến trên một tấm đơn giản bằng phương pháp quang khắc hoặc đơn giản là một văn phòng mà họ có trong phòng thí nghiệm. Việc gấp nó thành nhiều lớp chỉ mất chưa đầy một phút và không yêu cầu công cụ hay kỹ thuật căn chỉnh đặc biệt nào. Chỉ cần ngón tay.
Crooks nói rằng các nguyên tắc cơ bản của cảm biến, mà họ đã thử nghiệm thành công về glucose và một loại protein thông thường, có liên quan đến thử thai tại nhà. Một vật liệu kỵ nước, chẳng hạn như sáp hoặc chất quang dẫn, được đặt vào các hẻm núi nhỏ trên giấy sắc ký. Nó đưa mẫu mà Vẹt đang được thử nghiệm - ví dụ như nước tiểu, máu hoặc nước bọt - đến các đốm trên giấy nơi thuốc thử đã được nhúng.
Nếu mẫu có bất kỳ mục tiêu nào mà cảm biến được thiết kế để phát hiện, nó sẽ phản ứng theo cách dễ dàng phát hiện. Nó có thể biến một màu cụ thể, ví dụ, hoặc phát huỳnh quang dưới ánh sáng tia cực tím. Sau đó, nó có thể được đọc bằng mắt.
Crooks cho tất cả các loại bệnh đã tồn tại, Crooks nói. Về cơ bản, bạn dùng thử thuốc thử tại chỗ cho các chất đánh dấu trên các chất lỏng giấy này. Họ lúng túng ở đó. Sau đó, bạn giới thiệu mẫu của bạn. Cuối cùng, bạn mở ra mảnh giấy này và nếu nó có một màu, bạn đã gặp phải một vấn đề, và nếu không, thì bạn có thể OK.
Crooks và Liu cũng đã thiết kế một cách để thêm một pin đơn giản vào cảm biến của họ để nó có thể chạy các bài kiểm tra cần nguồn điện. Nguyên mẫu của họ sử dụng lá nhôm và tìm glucose trong nước tiểu. Crooks ước tính rằng bao gồm một pin như vậy sẽ chỉ thêm một vài xu vào chi phí sản xuất cảm biến.
Bạn chỉ cần nhìn thấy nó và nó sáng lên, Crooks nói. Nước tiểu có đủ muối để kích hoạt pin. Nó hoạt động như chất điện phân cho pin.