Η ταυτόχρονη μέτρηση πολλών χημικών αντιδράσεων στο ίδιο ηλεκτρόδιο αποτελούσε εδώ και δεκαετίες σημαντικό εμπόδιο στην επιστήμη των αισθητήρων.
Οι συμβατικές συσκευές, όπως οι μετρητές γλυκόζης, μετρούν το συνολικό ηλεκτρικό ρεύμα στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου, γεγονός που καθιστά αδύνατη τη διάκριση πολλαπλών ταυτόχρονων αντιδράσεων, καθώς το ηλεκτρικό υπόβαθρο συχνά υπερσκηνώνει το χρήσιμο σήμα.
Η καινοτομία του οργάνου SEED
Για να ξεπεράσουν αυτό το εμπόδιο, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Νεμπράσκα-Λίνκολν ανέπτυξαν μια πρωτοποριακή οπτικο-ηλεκτροχημική τεχνική, γνωστή ως Scanning Electrometer for Electrical Double-Layer.
Αντί να βασίζονται αποκλειστικά στο ηλεκτρικό ρεύμα, χρησιμοποίησαν φως για να μετρούν οπτικά τις αλλαγές χρωμάτων σε μόρια που συνδέονται με DNA πάνω σε χρυσό ηλεκτρόδιο. Καθώς τα μόρια υποβάλλονται σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, η συσκευή καταγράφει τις αλλαγές οπτικά, παρακάμπτοντας τους περιορισμούς του ηλεκτρικού θορύβου. Η μέθοδος αυτή επέτρεψε την ανίχνευση αντιδράσεων σε επίπεδο ζεπτομορίων, πλησιάζοντας τα θεμελιώδη κβαντικά όρια μέτρησης.
Εφαρμογές στην ιατρική και την επιστήμη υλικών
Οι δυνατότητες αυτής της τεχνολογίας ανοίγουν νέους δρόμους πέρα από τα εργασριακά όρια. Στον ιατρικό τομέα, η εξαιρετικά ευαίσθητη ανίχνευση πολλαπλών μορίων σε χαμηλές συγκεντρώσεις θα μπορούσε να συμβάλει στην έγκαιρη διάγνωση ασθενειών όπως ο καρκίνος και στην αξιολόγηση βλαβών από την έκθεση σε ακτινοβολία.
Παράλληλα, στην επιστήμη υλικών, η δυνατότητα εκτέλεσης εκατοντάδων αντιδράσεων στο ίδιο τσιπ κάτω από ίδιες συνθήκες επιτρέπει την ταχεία σύγκριση καταλυτών και υλικών ανθεκτικών στη διάβρωση, υποσχόμενη σημαντικές προόδους.