Sensorpflaster weist Harnstoff sicher nach

Forscher des Institute of Solid State Physics der Hefei Institutes of Physical Sciences (HFIPS) der Chinese Academy of Sciences haben ein tragbares Sensorpflaster entwickelt und damit eine rasche Analyse des Harnstoffs umgesetzt. Harnstoff, der über Schweiß, Urin, Speichel und Blut freigesetzt wird, gilt in der klinischen Diagnose als wichtiger Faktor für die Funktion der Nieren. Ein effektiver Nachweis der Werte ist für den frühen Nachweis einer Erkrankung von entscheidender Bedeutung.

Optische Sonde eingebettet

Tragbare und auf Fluoreszenz basierende Sensoren haben sich bewährt. Herkömmliche fluoreszente Hydrogels werden jedoch durch eine kurze Wellenlänge angeregt. Es kann daher leicht zu einer spontanen und im Hintergrund ablaufenden Fluoreszenz bei der Auswertung von biologischen Proben kommen. Daher sind Upconversion Nanopartikel (UCNPs), die die Eigenfluoreszenz und die Störungen im Hintergrund eliminieren können, eine wirksame Strategie, um menschliche Biomarker mit einer hohen Empfindlichkeit nachzuweisen.

Laut dem leitenden Wissenschaftler Jiang Changlong haben die Forscher eine optische Sonde in ein Hydrogel aus dreidimensionalem porösem Polyacrylamid (PAM) eingebettet. In einem nächsten Schritt wurde das Pflaster mit einem Color Reader am Smartphone verbunden. Der PAM-Hydrogel-Sensor befand sich dabei an einer optischen Sonde, die aus UCNPs und p-DMAC bestand. Darauf basierend wurde ein beweglicher tragbarer Sensor durch die Kombination von PAM-Hydrogel und einer transportablen Sensorplattform entwickelt.

Harnstoff nimmt rote Farbe an

Wegen der internen Filterwirkung löschte das rote Produkt, das durch die Reaktion von Harnsäure und DMAC entstand, die grüne Fluoreszenz der UCNPs und führte zur Veränderung von Gelb auf Rot. Damit konnte der Nachweis der Fluoreszenz von Harnstoff umgesetzt werden. Die Nachweisgrenzen der selbst entwickelten fluoreszierenden Sonde und des Hydrogel-Sensors lagen bei 1,4 und 30 Mikrometer. Sie waren damit viel geringer als die Menge an Harnsäure, die im Schweiß enthalten ist. Das bedeutet eine größere Empfindlichkeit bei der Untersuchung. Details wurden in "Analytical Chemistry" publiziert.