(Phys.org) – Forskare från Oregon State University kombinerar kiselalger, en typ av encelliga fotosyntetiska alger, med nanopartiklar för att skapa en sensor som kan detektera minimala mängder protein eller andra biomarkörer.
Detta är en ny och innovativ metod för optiska biosensorer, som är viktiga inom hälso- och sjukvården för sådana tillämpningar som att upptäcka nivåer av blodsocker eller förekomst av antikroppar. De används också för kemisk detektering inom miljöskydd.
Befintliga biosensorer kräver ofta dyrbar tillverkning med hjälp av konstgjorda fotoniska kristaller för att göra en exakt strukturerad enhet. Men kiselalger verkar ha precis rätt sorts intrikata struktur för att integreras med guld- eller silvernanopartiklar och producera en billig optisk biosensor.
"Jag har arbetat med den här typen av sensorer under lång tid, och att använda kiselalger istället för att tillverka fotoniska kristaller gör livet mycket lättare, sa Alan Wang, en biträdande professor i elektroteknik vid OSU College of Engineering. "Och ur kommersiell synvinkel är det mycket lägre kostnad, cirka 50 cent jämfört med $50."
Jeremy Campbell, en doktorand i kemiteknik som arbetar med OSU-professorn Greg Rorrer, gjorde kiselalgen till Wangs uppmärksamhet. Detta lanserade ett samarbete sponsrat av Oregon Nanoscience and Microtechnologies Institute och Marine Polymer Technologies.
Även om kiselalger studeras av andra grupper för tillämpningar som batterier, ingen annan forskar om deras användning för optiska biosensorer. Att ta fram en lågkostnadssensor är viktigt för en förbrukningsvara som slängs efter en användning.
Forskning har visat att användning av kiselalger ökar nanopartiklarnas prestanda genom att öka det absoluta värdet av signalen med 10 gånger, och känsligheten med 100 gånger. Strömkänsligheten för OSU-biosensorn är 1 pikogram per milliliter, vilket är mycket bättre än optiska sensorer som används på kliniker för att detektera glukos, proteiner och DNA, som har en känslighet på 1 nanogram per milliliter.
"Att kombinera naturligt skapade strukturer med kemiskt syntetiserade nanopartiklar har potentialen att revolutionera tillverkningen av fotoniska enheter, " sa Wang.
