Elektrokemiska reaktioner som inträffar i processer som etanoljäsning inkluderar omvandlingen av sockerarter till alkohol och koldioxid. Liknande processer uppstår när människokroppen bryter ner mat, droger eller andra föreningar.

Att övervaka dessa metaboliska processer hjälper till att testa, studera och bekämpa sjukdomar, men på grund av de små mängderna vätskor som är involverade, de är svåra att studera med normal utrustning.

Miniatyriseringsenheter med miljöavkännande kapacitet erbjuder löfte om bättre testning av fermentering och andra biokemiska processer. Möjligheten att använda enheterna trådlöst under långa tidsperioder ökar deras effektivitet.

I en tidning som publicerades denna vecka i Granskning av vetenskapliga instrument , en miniatyriserad potentiostat, som styr spänningen mellan elektroderna, visat sig kunna kvantifiera molekyler med hjälp av voltametriska och krono-amperometriska metoder med en noggrannhet över 98%. Den trådlösa enheten är kompatibel med de flesta biosensorer med 3 elektroder och kan överföra sina mätningar via Bluetooth i 100 meter.

"En av nyheterna med potentiostatkretsen är att kunna behandla sex sensorkanaler samtidigt utan användning av multiplexorer, vilket minskar tiden som läggs på varje undersökning, ", sa författaren Saad Abdullah. "Denna multikanalspotentiostat kan undersöka flera prover av olika koncentrationer samtidigt och överföra data över Bluetooth i realtid."

Potentiostaten testades för att bekräfta dess prestanda under fast motstånd och kvantifiera de aktuella detektionsgränserna och bruset i systemet, samt dess noggrannhet och svarstid. Experiment visade en strömdetektionsgräns på 180 nanoampere och en plus eller minus 2 % standardavvikelse i cyklisk voltammetrimätning. De genomförde också ett experimentellt test som involverade sex olika koncentrationer av glukos med hjälp av en krono-amperometriteknik.

I experimentet, potentiostaten var utrustad med screentryckta elektroder modifierade med enzymet glukosoxidas, som binder till målproteinet och fungerar som en elektrokemisk kanal mellan proteinet och sensorchippet. När en kronoamperometrisk signal appliceras på sensorchipset, en utström observeras i potentiostaten som är ekvivalent med koncentrationen av glukos i provet.

Potentiostaten visade sig kunna fungera självständigt och överföra data trådlöst under 24 timmar i en inkubator med noggrannhet jämförbar med kommersiellt tillgängliga enheter. Det trådlösa systemet producerade en tydlig datasignal, 180 gånger starkare än bruset i kretsen. Denna onlinemetod har den extra fördelen jämfört med för närvarande tillgängliga enheter att data från sex olika biosensorer kan ses samtidigt i realtid på en extern monitor.