Ett nytt genombrott har potential att förbättra sensorer som används för att testa för sjukdomar och upptäcka doping inom sport.

En internationell forskargrupp ledd av forskare från Lancaster University har skapat en beläggning som endast är en molekyl tjock som modifierar ytan på sensorelektroderna.

Molekylen som används, kallas beta-cyklodextrin, har en trattform med en hydrofob insida och en hydrofil utsida. Kombinationen av dessa två egenskaper samverkar för att säkerställa att endast molekyler av rätt storlek och typ får plats inuti – vilket säkerställer att sensorn bara upptäcker ämnen som den är inställd på.

Processen, som involverar elektrokemisk ympning av beta-cyklodextrinet på ytan av grafitelektroder, är också lätt att applicera – den kan läggas till i ett enkelt steg inom några minuter, utan någon speciell utrustning eller skadliga kemikalier – något forskarna tror gör processen billig och skalbar.

Även om användningen av cyklodextrin på sensorer inte är ny, andra metoder för att skapa liknande sensorbeläggningar har varit, ända tills nu, mer komplexa och dyrare. Tester visade att denna nya metod också producerar sensorer runt tio gånger känsligare än de bästa befintliga sensorerna baserade på cyklodextrin. Detta innebär att den har potential att upptäcka specifika molekyler i mycket lägre koncentrationer.

Dr Stijn Mertens, Universitetslektor i elektrokemisk ytvetenskap vid Lancaster Universitys kemiska institution, och ledande forskare, sa:"Denna modifiering i ett steg har ett stort löfte för rutinmässig produktion av billiga, ändå robusta och högpresterande elektrokemiska sensorer.

"Det är väldigt selektivt, bara plocka upp molekyler som passar in i cyklodextrinet. Detta är viktigt eftersom det betyder att vi kan analysera prover utan tidskrävande och därför dyr förbehandling, såsom separation från andra ämnen. Vi tror att sensorns utmärkta prestanda kan vara relaterad till dess enkla och väldefinierade struktur, eftersom cyklodextrinet är fäst direkt och starkt på elektrodytan."

Forskarna testade sensorn på dopamin - en neurotransmittorkemikalie som hjälper till att skicka signaler mellan nervceller och är därför mycket viktig inom biokemin.

"Även om vi bara testade det på dopamin som en biologiskt relevant molekyl, vi förväntar oss att sensorn kommer att fungera för många andra små biomolekyler, eller droger. Detta kan visa sig vara användbart för att hjälpa till att diagnostisera sjukdomar, som Parkinsons, eller upptäcka droger hos idrottare. "

Forskningen befinner sig för närvarande i ett tidigt proof-of-concept-stadium, även om sensorer med dessa beläggningar har potential att användas av forskare inom labb för att testa blod- eller vävnadsprover.

Forskningen beskrivs i artikeln 'One-Step Covalent Immobilization of beta-Cyclodextrin on sp2 Carbon Surfaces for Selective Trace Amount Probing of Guests', som publiceras i tidskriften Avancerade funktionella material .

Forskningen, som också involverade forskare från KU Leuven och Gents universitet i Belgien, finansierades av Fonden för vetenskaplig forskning-Flandern, KU Leuven och Europeiska forskningsrådet.