Denna figur representerar den nyutvecklade amfetaminsensorn med ett trådlöst kommunikationssystem. Läkemedelssensorn består av en mycket känslig organisk transistorplattform funktionaliserad med läkemedelsspecifika värdmolekyler. Kredit:Jang et al.
Forskare i Korea har utvecklat en trådlös sensor och en smartphone-app som kan upptäcka närvaron av hastighet i en droppe mänsklig urin på några sekunder. Prototypenheten är också portabel nog att bäras som ett armband, har oöverträffad känslighet för amfetamin med låg risk för falskt positiva resultat, och kostar cirka 50 dollar att producera. De presenterar sin proof-of-concept-design den 28 september i tidningen Chem .
"Konventionell läkemedelsdetektion använder i allmänhet tekniker som kräver lång drifttid, sofistikerade experimentella procedurer, och dyr utrustning med välutbildade professionella operatörer; dessutom, de är vanligtvis inte bärbara, " säger co-senior författare Joon Hak Oh, som leder ett organiskt elektroniklaboratorium vid Pohang University of Science and Technology (POSTECH). "Vår metod är en ny typ av läkemedelssensor som kan lösa alla dessa problem på en gång."
Oh-labbet, som har expertis inom sensorteknik, arbetade med projektet i samarbete med labbet för tidningens andra seniorförfattare, Kimoon Kim, som studerar molekylär igenkänning vid POSTECH och Institutet för grundläggande vetenskap (IBS) genom att använda en familj av urholkade pumpaformade molekyler som kallas cucurbiturils. Detta partnerskap inspirerades när Ilha Hwang, en senior forskare i Kim-labbet, hade hypotesen att amfetaminer – som han såg i nyhetsrapporter missbrukas allmänt – skulle binda hårt till cucurbiturilmolekyler och därmed hjälpa till att upptäcka droger.
Forskarna testade sin sensor genom att lägga till amfetamin i urin och sedan utvärdera resultat som skickats via Bluetooth från sensorn till en Android-app. Falskt positiva resultat upptäcktes inte i mänsklig urin, men det är omöjligt att utesluta möjligheten att de kan inträffa. Ytterligare tester i kliniska miljöer kommer att behöva utföras innan produkten kan kommersialiseras, men det slutliga målet skulle vara att tillhandahålla en mekanism för drogtester på plats. För det här syftet, forskarna miniatyriserade sensorn så att den kan passa och analysera prover på ett armband.
"Amfetamintestning på plats kan potentiellt förhindra ytterligare brott eller olyckor som kan orsakas av drogmissbruk, " säger Hwang. "Till exempel, alkomätare är effektiva för att fånga rattfulla förare på plats, därigenom förhindra olyckor; vi hoppas att vår sensor kan ha en liknande effekt med människor som missbrukar amfetamin."
Bindning av läkemedelsmolekyler till den ihåliga cucurbit[7]uril (CB[7])s kavitet ändrar strömsignalen som flyter i transistorn och kan därför användas som ett detektionssystem. Den molekylära strukturen av amfetamin och metamfetamin bundet till cucurbit[7]uril (CB[7]) bekräftades med röntgenkristallografi. Varje färg indikerar en annan atom (blå:kväve, röd:syre, grå:kol, och vit:väte). CB[7]s väteatomer har utelämnats för tydlighetens skull. Kredit:IBS
"Vi tror att kombinationen av molekylär igenkänning och organisk elektronik är mycket kraftfull och kommer i hög grad att bidra till utvecklingen av exakta, känslig, och billiga sensorer bortom gränserna för befintliga metoder, " tillägger Kim. "Det finns många viktiga, verkliga områden där sensorer krävs, som miljöövervakning, sjukvård, upptäckt av farliga ämnen, säkerhetsfrågor, och så vidare. Vi bedriver för närvarande ytterligare forskning i denna riktning."
