Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont produit des nanomatériaux qui pourraient être utilisés pour développer des capteurs plus précis pour les soins de santé à l'avenir. Par exemple, les niveaux d'hormones féminines sont si faibles que des capteurs très sensibles sont nécessaires pour détecter leurs fluctuations dans le corps.
À l'avenir, les nanotubes de carbone pourraient permettre des progrès majeurs dans les soins de santé, comme la surveillance continue de la santé.
Des chercheurs de l'Université de Turku à Finlande ont réussi à produire des capteurs à partir de nanotubes de carbone à paroi unique qui conviennent à cette fin. Les nanotubes de carbone à paroi unique sont des nanomatériaux composés d'une seule couche atomique de graphène.
Un défi de longue date dans le développement du matériau a été que le processus de fabrication de nanotubes produit un mélange de nanotubes conducteurs et semi-conducteurs qui diffèrent dans leur chiralité, c'est-à-dire que la feuille de graphène est lancée pour former la structure cylindrique du nanotube. Les propriétés électriques et chimiques des nanotubes dépendent largement de leur chiralité.
Han Li, chercheur Collegium en génie des matériaux à l'Université de Turku, a développé des méthodes pour séparer les nanotubes avec une chiralité différente. Dans la présente étude, les chercheurs ont réussi à distinguer deux nanotubes de carbone avec une chiralité très similaire et à identifier leurs propriétés électrochimiques typiques.
« Bien que la différence de chiralité des nanotubes soit très légère, leurs propriétés sont très différentes », explique le chercheur doctoral Ju-Yeon SEO.
Précision et sensibilité aux capteurs
En purifiant et en séparant les nanotubes de carbone, les chercheurs ont pu tester leurs différences en tant que matériaux du capteur.
Les nanotubes sont souvent utilisés pour fabriquer des capteurs hybrides en les combinant avec un autre tensioactif, mais dans cette étude, le capteur a été complètement fabriqué à partir de nanotubes.
De plus, les chercheurs ont obtenu un contrôle précis sur la concentration des nanotubes afin que les différentes chiralités puissent être comparées.
Entre autres choses, les chercheurs ont constaté qu'un type de nanotube (6.5) semblait être plus efficace que l'autre (6.6) pour adsor dopamine. L'adsorption fait référence à la capacité d'un matériau à se lier aux atomes ou aux molécules à sa surface. La capacité d'adsorption du matériau est particulièrement importante lorsque les concentrations des substances d'essai sont très faibles.
« Le résultat est significatif car en étant en mesure de contrôler avec précision les propriétés des nanotubes de carbone, nous pouvons affiner la capacité du matériau du capteur à détecter les changements dans des substances spécifiques », explique le SEO du chercheur doctoral.
Les capteurs actuels permettent, par exemple, la mesure de la glycémie dans le corps. À l'Université de Turku, l'objectif des chercheurs est de développer des matériaux de capteurs plus précis et sensibles qui peuvent être utilisés pour détecter des concentrations considérablement plus faibles.
« Les molécules qui nous intéressent, telles que les hormones féminines, sont présentes dans le corps dans des concentrations qui sont des millions de fois plus bas que le glucose. Afin d'étudier les fluctuations hormonales, la précision des biocapteurs doit être améliorée de manière significative », professeur agrégé d'ingénierie des matériaux Emilia peltola.
Les résultats récents sont la première démonstration que la réponse électrochimique du capteur est affectée par la chiralité. Dans des recherches supplémentaires, des modèles de calcul pourraient être utilisés pour trouver la meilleure chiralité pour chaque molécule mesurée.
Le groupe Materials in Health Technology de l'Université de Turku se concentre sur la compréhension des surfaces implantaires de différents matériaux dans les applications biomédicales. L'un des principaux domaines d'intervention est le développement de technologies de capteurs pour les soins de santé. Le groupe de recherche développe des matériaux de capteurs plus sensibles et précis que ceux actuellement disponibles et qui préserveraient leur fonctionnalité dans un environnement biologique.
