Tham dự Tech Lounge

Tham dự Tech Lounge


[Nghiên cứu] Phát triển thành công mực sinh học có thể dùng để vẽ cảm biến

uhraman
12/3/2015 23:52Phản hồi: 17
[Nghiên cứu] Phát triển thành công mực sinh học có thể dùng để vẽ cảm biến
sensor_ink_on_leave.jpg
Một cảm biến có khả năng phá hiện chất ô nhiễm được vẽ trên lá cây

Cảm biến (Sensor) được biết đến là các thiết bị điện tử với đặc tính phản ứng với sự thay đổi của môi trường bên ngoài và biến đổi thành tín hiệu điện. Chúng thường được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực tự động hóa và có thiết kế khá phức tạp. Tuy nhiên, mới đây các nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi Joseph Wang, trưởng khoa Kỹ thuật Nano của trường đại học California tại Hoa Kỳ, đã chế tạo thành công một loại mực sinh học công nghệ cao chứa các Enzyme có khả năng tương tác với nhiều chất hóa học, trong đó có Glucose và các hóa chất độc hại.

Với loại mực này chúng ta có thể dễ dàng vẽ các cảm biến lên trên hầu hết các bề mặt trong đó có da người và lá cây tương ứng để thực hiện các phép đo nồng độ Glucose và mức độ ô nhiễm môi trường chỉ bằng những chiếc bút bi thông thường. Nghiên cứu hứa hẹn mở ra một thời kỳ mới của cảm biến “bạn tự làm lấy” (do-it-yourself sensors) với nhiều ứng dụng trong cuộc sống, khi mà chúng có thể được tạo ra ở trên bất cứ vật thể nào và ở bất cứ nơi nào.

Với mục tiêu có thể ứng dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực và cho nhiều đối tượng trong đó chủ yếu là con người và các loại thực vật, yêu cầu đầu tiên mà loại mực sinh học này cần phải đáp ứng là thực sự an toàn. Ngoài ra, để đảm bảo độ chính xác trong các ứng dụng, khả năng giữ được các thuộc tính quan trọng trong một khoảng thời gian dài lưu kho hoặc dưới tác dụng của các điều kiện vật lý khác nhau cũng rất quan trọng.

Để giải quyết những vấn đề trên, nhóm nghiên cứu đã sử dụng polyethylene glycol làm chất kết dính giúp mực có thể vẽ trên nhiều bề mặt, bột than chì để tăng khả năng dẫn điện, chitosan (chất kháng khuẩn dùng trong băng cầm máu) giúp mực bám chặt trên mọi bề mặt. Ngoài ra trong thành phần còn có xylitol, sugar substitute, để giúp các enzymes hoạt động ổn định và tương tác tốt với các chất mà cảm biến hướng đến.


Để dễ hình dung hơn về tính năng và ứng dụng của các cảm biến được vẽ bằng loại mực sinh học này, chúng ta cùng đi tìm hiểu chi tiết các thí nghiệm kiểm tra nồng độ glucose cho người bị tiểu đường và đo mức độ ô nhiễm trên lá cây.

Cảm biến glucose

Với mục tiêu đơn giản hóa các phép đo nồng độ glucose, nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại cảm biến không xâm lấn (non-invasive) dưới dạng những hình xăm tạm thời. Theo đó, mực sinh học được thiết kế chứa enzyme tương tác với glucose. Các cảm biến được vẽ lên một mẫu in ở trên một vật liệu dẻo, trong suốt có gắn các điện cực. Khi nhỏ trực tiếp mẫu máu của người bệnh tiếp lên cảm biến này, các enzyme sẽ tương tác với glucose, rồi thông qua điện cực truyền tín hiệu đến thiết bị đo nồng độ Glucose để phân tích kết quả.

Sau khi hoàn tất phép thử thứ nhất, chúng ta sẽ lau sạch mẫu thử này đi và lại tiếp tục vẽ lại các cảm biến để thực hiện các phép đo khác. Ước tính, một chiếc bút bơm đầy mực có thể thực hiện được khoảng 500 phép thử riêng biệt.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng chứng minh rằng, cảm biến loại này có thể vẽ trực tiếp trên da người và các dữ liệu có thể được thu thập thông qua tương tác với một thiết bị điều khiển các điện cực mang tên potentiostat.

sensor_ink_on_arm.jpg
Cảm biến glucose được vẽ trên da

Cảm biến đo mức độ ô nhiễm và nhận biết hóa chất độc hại.
Với loại mực sinh học này, người dùng cũng có thể tiến hành xác định mức độ ô nhiễm hoặc các hóa chất gây hại ngay tại vị trí muốn xác định. Thử nghiệm đã được thực hiện thành công sử dụng cảm biến được vẽ trên lá cây bằng mực chứa enzyme nhậy cảm với phenol – một loại hóa chất công nghiệp thường thấy trong mỹ phẩm hoặc các loại kem chống nắng. Cảm biến này được kết nối với thiết bị phát hiện ô nhiễm để phân tích kết quả.

Quảng cáo


Chiếc lá sau đó được ngâm trong dung dịch của nước và phenol để phân tích. Kết quả sẽ được truyền đến các thiết bị phát hiện ô nhiễm. Theo các nhà khoa học, những chiếc sensor này có thể được thiết kế để tương tác phát hiện ra nhiều chất ô nhiễm khác bao gồm kim loại nặng và thuốc trừ sâu.

Bên cạnh hai ứng dụng trên, loại mực này còn có thể có những ứng dụng thú vị và hữu ích khác như thực hiện chương trình quản lý sức khỏe cá nhân trên điện thoại thông minh, hay đo mức độ ô nhiễm khí ga bằng các cảm biến được vẽ trên tường của những tòa nhà, và thậm chí là tìm kiếm chất nổ trên chiến trường.

Hiện tại, mặc cho tính gọn nhẹ và tiện dụng của loại mực này, chúng ta vẫn cần một thiết bị rời khác (potentiostat) tiếp xúc với các điện cực để đọc dữ liệu. Tuy nhiên, điều này có thể thay đổi trong tương lai gần khi nhóm nghiên cứu cho biết họ đang phát triển các cảm biến mực sinh học có khả năng giao tiếp không dây với thiết bị thu thập dữ liêu. Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cũng tìm cách cải tiến khả năng hoạt động trong những điều kiện vật lý không thuận lợi như nhiệt độ cao, độ ẩm không ổn đinh hoặc dưới ánh sáng mặt trời cường độ lớn.

Nguồn: Phys
17 bình luận
Chia sẻ

Xu hướng

svcntnk42a1
ĐẠI BÀNG
9 năm
như truyện tranh ấy nhỉ. có khi nào mà vẽ ra mấy cái bùa chú có tác dụng rất lợi hại ko nhỉ
@svcntnk42a1
:p
Vẽ bùa chú theo dõi súc khoẻ
thích thế
hoangvuvking
ĐẠI BÀNG
9 năm
Giúp theo dõi bệnh tiểu đường chắc hay nhỉ 😃 với cả kiểm tra xem thực phẩm có vệ sinh không nữa 😃
Hay quá vậy, nhiều ứng dụng quá
tuyệt quá
11030661
TÍCH CỰC
9 năm
tín hiệu điệu là tín hiệu gì thế nhỉ
@11030661 Mình đã sửa lỗi typo này, cảm ơn bạn nhé.
cứ tưởng cái video mô tả hoạt động của cảm biến chứ
Công nghệ này quan trọng là các enzyme tương tác với vật thể đích và thiết bị potentiostat có khả năng thu thập và phân tích mẫu với độ chính xác cao... công nghệ này hỗ trợ công tác chuẩn đoán thì rất hay vì thao tác đơn giản.
nokishock
TÍCH CỰC
9 năm
Tí nữa lấy mực học sinh thử mới được
Mình cũng có mực sinh học (cả bút nữa) vẽ ra được hai nhóc rồi😁!
Xăm hình rồi cũng sẽ thành mốt mới trong mấy năm nữa, Smart tattoo ^^
schalke04
TÍCH CỰC
9 năm
Phát triển thành công rồi sao không cho xem kết quả.
mtrung12
ĐẠI BÀNG
9 năm
Cái video này hao tài nguyên quá 😔.
x_chien
TÍCH CỰC
9 năm
rất hay, nhưng cảm biến riêng biệt giờ cũng khá rẻ, quan trọng là cho nó giao tiếp với thiết bị thế nào thôi.

Xu hướng

Bài mới









  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2024 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: Số 70 Bà Huyện Thanh Quan, P. Võ Thị Sáu, Quận 3, TPHCM
  • Số điện thoại: 02822460095
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019