Phát hiện sinh hóa bằng cảm biến âm thanh mới

Xét nghiệm ung thư buồng trứng hay sự hiện diện của một hóa chất cụ thể gần đơn giản như việc phân biệt giữa Fa thăng và Si giáng, nhờ vào vi thiết bị âm thanh mới tên là SAW do các nhà khoa học thuộc Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ chế tạo.

Thiết bị này được gọi là cảm biến sóng âm bề mặt, phát hiện những thay đổi tần số sóng âm truyền qua cấu trúc tinh thể của nó. Đây là thiết bị lý tưởng để phát hiện sự xuất hiện của các hóa chất hoặc dấu hiệu sinh học trong một chất lỏng hoặc khí. Ví dụ, phát hiện các protein ung thư liên kết với một thụ thể trên bề mặt cảm biến.

Sóng ban đầu được tạo ra bởi một hiện tượng vật lý gọi là hiệu ứng áp điện, trong đó tín hiệu điện đầu tiên được biến đổi thành một chuyển dịch cơ học, có hình dạng của sóng truyền qua tinh thể.

Trong cảm biến SAW, tín hiệu di chuyển như một sóng địa chấn từ bộ chuyển đổi đầu vào qua vật liệu đến bộ chuyển đổi đầu ra, ở đó, nó được biến đổi lại thành tín hiệu điện. Tần số sóng được xác định bằng vận tốc truyền âm thanh qua vật liệu.

Cảm biến SAW giúp các nhà nghiên cứu phát hiện tần số truyền sóng. Những thay đổi tần số sóng do thay đổi mật độ của môi trường tinh thể gây ra, bắt nguồn từ liên kết của các hóa chất với thụ thể trên tinh thể hoặc liên kết của các protein với kháng nguyên. Subramanian Sankaranarayanan, một trong các tác giả nghiên cứu nói: "Khi thứ gì đó dính vào lớp cảm biến, nó làm thay đổi tính chất của sóng và chúng tôi có thể phát hiện ra những thay đổi đó".

Phối hợp với các nhà khoa học tại trường Đại học South Florida, Sankaranarayanan đã bổ sung tính năng mới cho các cảm biến để giảm mạnh tiêu thụ điện, đồng thời tăng độ nhạy của thiết bị.

Cảm biến SAW thế hệ đầu đã bị mất nhiều tín hiệu đầu vào do tính chất của mạng tinh thể. Để khắc phục hạn chế này, các nhà khoa học đã bổ sung các hốc nhỏ đổ đầy kẽm oxit để bẫy năng lượng gần bề mặt. Theo Sankaranarayanan, các hốc nhỏ đã giảm 50% tổn thất năng lượng. Đây là bước tiến lớn để sản xuất cảm biến sinh học cầm tay.

Theo Vista.gov.vn