In einem Studie in der Zeitschrift veröffentlicht Mikrosysteme und Nanotechnikhaben Forscher der Northwestern Polytechnical University (NPU) einen Durchbruch beim Nachweis von Wasserstoffperoxid H2O2, einem lebenswichtigen Biomarker in biologischen Prozessen, mit der Entwicklung von tragbaren Sensoren mit Doppelfunktion auf Basis von Pt-Ni-Hydrogelen erzielt.
Diese Sensoren eignen sich sowohl für die kolorimetrische als auch für die elektrochemische Erkennung und sind bereit, die personalisierte Gesundheitsversorgung zu revolutionieren.
Die innovativen Pt-Ni-Hydrogele, die durch einen einfachen Co-Reduktionsprozess synthetisiert werden, sind integraler Bestandteil einer neuen Methode zur H2O2-Detektion. Diese Hydrogele mit ihrer einzigartigen Struktur aus Nanodrahtnetzwerken und zerknitterten Nanoblättern bieten eine riesige Oberfläche, die für die Biosensorik entscheidend ist. Sie zeigen signifikante peroxidaseähnliche und elektrokatalytische Aktivitäten und ermöglichen sowohl die kolorimetrische als auch die elektrochemische Messung von H2O2.
Der kolorimetrische Ansatz beinhaltet eine sichtbare Farbänderung im Hydrogel bei Wechselwirkung mit H2O2, messbar über UV-sichtbare Absorptionsspektren, mit einer schnellen Reaktionszeit. Die elektrochemische Erfassung wird durch zyklische Voltammetrie bestätigt und unterstreicht die Wirksamkeit der Hydrogele bei der H2O2-Reduktion.
Zu den wichtigsten Ergebnissen zählen eine niedrige Nachweisgrenze sowohl für kolorimetrische (0,030 μM) als auch für elektrochemische (0,15 μM) Methoden, große Linearitätsbereiche, eine hervorragende Langzeitstabilität von bis zu 60 Tagen und eine hervorragende Selektivität, die für eine genaue H2O2-Messung in komplexen Proben unerlässlich ist.
Darüber hinaus stimmt die Leistung der Sensoren bei der Erkennung von H2O2 aus HeLa-Zellen eng mit standardmäßigen spektrophotometrischen und elektrochemischen Methoden überein, was ihr Potenzial für praktische Anwendungen bestätigt.
Diese tragbaren H2O2-Sensoren stellen einen bedeutenden Fortschritt im Bereich der Gesundheitsüberwachung dar. Ihre Einfachheit, Empfindlichkeit und Selektivität machen sie ideal für die Point-of-Care-Diagnostik und eröffnen neue Möglichkeiten für die personalisierte Gesundheitsversorgung.
Mit ihrem Potenzial für eine einfache Integration in das tägliche Leben könnten diese Geräte die Art und Weise, wie wir Gesundheitszustände überwachen und verwalten, revolutionieren und den Weg für breitere Anwendungen in der medizinischen Diagnostik und Therapieüberwachung ebnen.
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Guanglei Li et al., Tragbarer visueller und elektrochemischer Nachweis der Wasserstoffperoxidfreisetzung aus lebenden Zellen basierend auf dualfunktionalen Pt-Ni-Hydrogelen, Mikrosysteme und Nanotechnik (2023). DOI: 10.1038/s41378-023-00623-y