在几秒钟内检测大脑疾病的传感器

在几秒钟内检测大脑疾病的传感器

利用纳米技术,UCF的研究人员开发了第一个多巴胺快速检测仪,这种化学物质被认为在各种疾病中起作用,如帕金森氏症、抑郁症和一些癌症。

研究表明,过多的多巴胺可能与某些癌症有关,而较低的多巴胺可能与帕金森氏病和抑郁症有关。UCF开发的新技术只需要几滴血,结果只需几分钟而不是几小时,因为不需要单独的实验室来处理样本。

美国超过50万人患有帕金森氏症,每年约有1600万成年人患有抑郁症。

目前检测多巴胺的方法耗时,需要严格的样品制备,包括血浆分离,以及专门的实验室设备。然而,有了这个装置,只要在手掌大小的矩形芯片上滴几滴血就行了。

以前的多巴胺检测方法需要更多的时间、样品制备和专用的实验室设备。

UCF纳米科学技术中心副教授、该研究的主要研究者Debashis Chanda说:“像多巴胺这样的神经递质是一种重要的化学物质,可以监测我们的整体健康状况,从而帮助我们筛选出帕金森病、各种脑癌等神经疾病,并监测精神健康。”“我们需要监测多巴胺,以便调整我们的医疗剂量,以帮助解决这些问题。”

血浆从芯片内的血液中分离出来。覆盖在传感器表面的氧化铈纳米颗粒可以选择性地从等离子体中捕获微观水平的多巴胺。随后,多巴胺分子的捕获改变了光从传感器反射的方式,并产生一个指示多巴胺水平的光学读数。

UCF材料科学与工程系的工程教授兼主席Sudipta Seal说,使用氧化铈纳米颗粒是传感器成功的重要组成部分。

“让传感器对多巴胺敏感一段时间以来一直是研究人员面临的挑战,但是在传感平台上使用经过改变的氧化铈纳米结构是使传感器工作的关键,”Seal说。

Chanda与Abraham Vazquez Guardado’16MS’18博士共同开发了该传感器,他毕业于UCF的光学和光子学学院,现在是西北大学的博士后研究员。

V_zquez Guardado说,减少步骤和处理使测试成本有效,而且也可以在患者一侧进行,而不是在单独的实验室进行。

“不需要预处理,”他说。“我们的计划是进行一种更快、无酶的检测。”

研究合著者还包括Swetha Barkam’13ms’17Phd,UCF材料科学与工程研究生,Pegasus受益者订单,现就读于Micron Technology;Madison Peppler’17,UCF化学系研究生;Aritara Biswas,光学与光子学学院博士生;Wessley Dennis,UCF学生由UCF的研究和指导活动项目支持;以及Soumen Das,该中心的博士后研究员,现在在医疗行业工作。

钱达在UCF物理系和光学与光子学学院有一个联合任命。他在多伦多大学获得了光子学博士学位,并在伊利诺伊大学香槟分校担任博士后研究员。他于2012年加入UCF。

Seal拥有威斯康星大学材料工程博士学位,生物化学副学位,是加州大学伯克利分校劳伦斯伯克利国家实验室的博士后研究员。他是飞马座教授,隶属于UCF的先进材料加工分析中心和纳米科学技术中心。他也是UCF假体接口集群的成员,并在UCF医学院担任二级关节任命。他于1997年加入UCF。

等离子体传感器研究的一部分是由国家科学基金会和诺斯洛普Grimman大学研究计划资助的。

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