Einfache Dosismessung von Gefahrstoffen

Chemosensor der Gefahrstoffdosis misst und sie anschließend ans Smartphone weiterleitet (c) Wiley-VCH

Der Nachweis eines chemischen Gefahrstoffs kann Leben retten. Amerikanische Wissenschaftler haben ein chemisches Dosimeter mit integrierter Nahfeld-Kommunikation entwickelt, das einfach von einem Smartphone ausgelesen werden kann.

Dieses verbesserte CARD-Modell ist aus wenigen Komponenten aufgebaut, batterielos und kann von Menschen, die in Kontakt mit Gefahrstoffen kommen könnten, während des Arbeitstages getragen und anschließend entsorgt werden. Vorgestellt wird es in der Zeitschrift Angewandte Chemie.

Kern des Dosimeters ist ein chemischer Widerstand aus einwandigen Kohlenstoffnanoröhren, die durch Leitfähigkeitsänderung auf den Gefahrstoff reagieren. Die Zielsubstanz wird an den Nanoröhren zersetzt, was deren elektrischen Widerstand ändert. Je mehr Analyt vorhanden ist, desto stärker ist die gemessene Modulation des Widerstands.

Als Zielsubstanz für ihr CARD-System wählten die Autoren der Studie, Rong Zhu und Joseph M. Azzarelli aus der Arbeitsgruppe von Timothy M. Swager am Massachusetts Institute of Technology den Cholinesteraseinhibitor DCP, der mit Nervengiften verwandt ist und häufig stellvertretend für Gefahrstoffe eingesetzt wird.

In diesem sogenannten CARD-System ist dieser Chemosensor in einem gängigen Nahfeld-Kommunikations-Tag (NFC-Tag) integriert, der die Rohdaten aus dem chemischen Widerstand in Radiofrequenzresonanzen überführt. Diese Radiofrequenz wird dann von einem Smartphone in unmittelbarer Nähe abgelesen. Die große Verbesserung war es nun, wie die Wissenschaftler erklären, den chemischen Widerstand im Stromkreis etwas anders anzuordnen, um Verzerrungen bei der Messung zu vermeiden.

„Für die p-CARD wird das chemoresistive Material einfach zwischen den Anschlussdrähten des integrierten Stromkreises abgeschieden“, erklären die Autoren. Diese parallele Anordnung bewirkt, dass das Messsignal kontinuierlich und verzerrungsfrei ausgegeben wird, was die Voraussetzung für eine echte quantitative Messung ist.

Die zweite signifikante Verbesserung betrifft den DCP-Nachweis durch die Kohlenstoffnanoröhren selbst. Mischt man eine ionische Flüssigkeit mit den chemoresistiven Nanoröhren, so steigert sich deren Empfindlichkeit noch einmal erheblich. Um das System auf seine Praxistauglichkeit zu prüfen, wurde die die verbesserte CARD-Marke einen fiktiven Arbeitstag unter wechselnden, geringen Mengen von DCP getestet. Wie geplant, zeigte das Smartphone beim Überschreiten einer eingestellten Schwelle „Rot“ an – so, wie es ein zuverlässiges, empfindliches, aber eben auch preiswertes und einfach zu bedienendes chemisches Dosimeter es in der Praxis tun soll.

Angewandte Chemie: Presseinfo 18/2016

Autor: Timothy M. Swager, Massachusetts Institute of Technology (USA), https://swagergroup.mit.edu/

Link zum Originalbeitrag: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201604431

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

http://presse.angewandte.de

Media Contact

Dr. Renate Hoer Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreib Kommentar

Neueste Beiträge

Heiße Elektronen

Eine außergewöhnliche Form des Wärmetransports in Metallen Auf Nanoskalen kann beim Aufheizen einer Platinschicht Wärme mithilfe heißer Elektronen durch eine Kupferschicht an eine Nickelschicht weitergegeben werden, ohne den dazwischenliegenden Kupferfilm…

Intelligente Software zum besseren Verständnis der Entwicklung von Pflanzengewebe

Unter Einsatz von Künstlicher Intelligenz haben Forscherinnen und Forscher ein neuartiges computergestütztes Verfahren der Bildverarbeitung für die Pflanzenwissenschaften entwickelt. In bisher nicht gekannter Präzision ermöglicht es die detailgetreue 3D-Darstellung aller…

RadarGlass – Vom Autoscheinwerfer zum Radarsensor

Für moderne Fahrassistenzsysteme ist die Verwendung der Radartechnologie ein unverzichtbarer Technologiebestandteil. Durch den Einbau einer stetig wachsenden Zahl von Sensoren in Kombination mit der begrenzten Verfügbarkeit exponierter Messstellen ist kaum…

By continuing to use the site, you agree to the use of cookies. more information

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close