Ze gebruiken een elektrode die is bedekt met een antilichaam dat zich bindt aan cortisol om de detectie uit te voeren, en ze hadden de tegenelektrode nodig om heel dichtbij te zijn om de gevoeligheid hoog en de ruis laag te houden.
Op een paar micron van elkaar waren de in elkaar grijpende vingers te grof, dus creëerde het team een sandwichstructuur bestaande uit, beginnend aan de onderkant, metaal-isolator-metaal-isolator, en vervolgens gaten in het bovenoppervlak geëtst door drie lagen heen om het onderste metaal bloot te leggen. (zien kunstenaars impressie).
Dit leverde hen een reeks putten op met elektroden die slechts gescheiden waren door de dikte van een isolatielaag – in dit geval 40 nm.
Het proof-of-concept heeft 25 putten in een array, waarbij de onderste en bovenste elektroden in tegengestelde richtingen worden geleid om verbindingen mogelijk te maken.
Uitlezen vereist dat een impedantiefrequentiespectrum wordt gemeten, dus één elektrode wordt aangedreven door een frequentiezwaai van 1 Hz naar 1 MHz, terwijl het signaal op de andere elektrode wordt versterkt en vervolgens wordt omgezet naar 0 Hz met behulp van een paar mixers die worden aangedreven door sinus- en cosinusversies van het ingangssignaal.
“Onze nieuwe sensor produceert een nauwkeurige en betrouwbare respons die een continue uitlezing van cortisolniveaus mogelijk maakt voor realtime analyse”, zegt Rutgers-onderzoeksingenieur Mehdi Javanmard. "Het heeft een groot potentieel om te worden aangepast aan niet-invasieve cortisolmetingen in andere vloeistoffen zoals speeksel en urine."
De techniek vermijdt het hechten van 'label'-moleculen aan het cortisol.
“Het feit dat moleculaire labels niet nodig zijn, elimineert de noodzaak voor instrumenten zoals optische microscopen en plaatlezers, waardoor de uitleesinstrumenten iets zijn dat je uiteindelijk in een klein zakformaat doosje kunt meten of op een dag zelfs op een polsbandje kunt passen”, zegt Javanmard.
Rutgers University werkte samen met de Universiteit van Minnesota, Minneapolis en de Universiteit van Pennsylvania, Philadelphia.
Het werk wordt behandeld in 'Single-step label-free nanowell immunoassay kwantificeert nauwkeurig serumstresshormonen binnen enkele minuten', een artikel gepubliceerd in Science Advances.