Sie verwenden eine Elektrode, die mit einem Antikörper beschichtet ist, der mit Cortisol bindet, um den Nachweis durchzuführen, und die Gegenelektrode musste sehr nahe sein, um die Empfindlichkeit hoch und das Rauschen niedrig zu halten.
Im Abstand von wenigen Mikrometern waren die ineinandergreifenden Finger zu grob, sodass das Team eine Sandwich-Struktur erstellte, die von unten aus Metall-Isolator-Metall-Isolator bestand und dann Löcher in die obere Oberfläche durch drei Schichten geätzt hatte, um das untere Metall freizulegen (sehen Künstler Eindruck).
Dadurch erhielten sie eine Reihe von Vertiefungen mit Elektroden, die nur durch die Dicke einer Isolationsschicht getrennt waren – in diesem Fall 40 nm.
Der Proof-of-Concept hat 25 Wells in einem Array, wobei untere und obere Elektroden in entgegengesetzte Richtungen führen, um Verbindungen herzustellen.
Für das Auslesen muss ein Impedanz-Frequenzspektrum gemessen werden, so dass eine Elektrode durch einen Frequenz-Sweep von 1 Hz bis 1 MHz angesteuert wird, während das Signal an der anderen Elektrode verstärkt und dann mit einem Paar von Mischern, die mit Sinus- und Cosinus-Versionen betrieben werden, auf 0 Hz heruntergewandelt wird des Eingangssignals.
„Unser neuer Sensor erzeugt eine genaue und zuverlässige Reaktion, die ein kontinuierliches Auslesen des Cortisolspiegels für Echtzeitanalysen ermöglicht“, sagte Rutgers-Forschungsingenieur Mehdi Javanmard. „Es hat großes Potenzial, an die nicht-invasive Cortisol-Messung in anderen Flüssigkeiten wie Speichel und Urin angepasst zu werden.“
Die Technik vermeidet das Anheften von „Markierungs“-Molekülen an das Cortisol.
„Die Tatsache, dass keine molekularen Etiketten erforderlich sind, macht Instrumente wie optische Mikroskope und Plattenlesegeräte überflüssig, sodass die Ausleseinstrumente letztendlich in einer kleinen Schachtel im Taschenformat gemessen werden können oder eines Tages sogar auf ein Armband passen“, sagte Javanmard.
Die Rutgers University arbeitete mit der University of Minnesota, Minneapolis und der University of Pennsylvania, Philadelphia zusammen.
Die Arbeit wird in "Single-step-label-free nanowell immunoassay exakt quantifiziert Serum-Stresshormone innerhalb von Minuten" behandelt, ein Artikel, der in Science Advances veröffentlicht wurde.