Ett forskargrupp ledd av professor CheolGi Kim har utvecklat en biosensorplattform med magnetiska mönster som liknar en spindelnät med detekteringsförmåga 20 gånger snabbare än befintliga biosensorer.

En biosensors avkänningsförmåga bestäms av sensorns upplösning och molekylernas rörelse- och reaktionshastighet. Många forskargrupper i Korea och andra länder har förbättrat upplösningen genom nanomaterialinnovationer, men det är utmanande att förbättra känsligheten på grund av den låga diffusionstransporten av biomolekyler mot avkänningsområdet.

Professor Kim och hans forskargrupp använde ett magnetfält för att övervinna den långsamma rörelsen av biomolekyler som proteiner och DNA är långsam när transporten beror på diffusion. Biomolekyler märkta med superparamagnetiska partiklar kan kontrolleras med hjälp av ett externt magnetfält och detekteras med en ultrakänslig magnetisk sensor. Forskargruppens biosensorplattform använder ett spindelnätformat mikro-magnetiskt mönster som förbättrar biosensorns avkänningsförmåga genom att locka biomolekyler märkta med de superparamagnetiska partiklarna till avkänningsområdet.

Den första författaren Byeonghwa Lim vid DGIST:s Ph.D-program för framväxande materialvetenskap utarbetade biosensorplattformen:"När ett roterande magnetfält appliceras på ett spindelnätformat magnetiskt mönster, det kan attrahera biomolekyler märkta med superparamagnetiska partiklar snabbare till sensorn. Hastigheten är mycket snabb och den kan upptäcka motivet 20 gånger snabbare än diffusionsmetoden. "

Forskargruppen lyckades också övervaka biomolekylerna konjugerade till de superparamagnetiska partiklarna på avstånd från avkänningsområdet genom att använda biosensorplattformen. Dessutom, laget fann att de superparamagnetiska partiklarna inte bara spelar rollen som biomolekylär last för transport, men fungerar också som etiketter för sensorn för att ange platsen för biomolekyler.

Professor Kim sa:"De befintliga biosensorerna kräver lång tid för att upptäcka biomolekyler med låg densitet, och har dålig avkänningseffektivitet eftersom de bara är beroende av diffusion. Den magnetfältbaserade biosensorplattformen förbättrar insamlingsförmågan hos biomolekyler och ökar hastigheten och känsligheten för biomolekylernas rörelse. Därför, Vi planerar att använda denna plattform för tidig diagnos samt återkommande diagnos av sjukdomar som cancer. "