Ультрачувствительные графеновые микросенсоры потока для точных биомедицинских применений

Команда исследователей разработала тонкий, ультрачувствительный сенсор потока, который может иметь значительные последствия для медицинских исследований.

Сенсоры потока, также известные как расходомеры, используются для измерения скорости потоков жидкости или газа. Скорость биожидкостного потока — ключевой физиологический параметр, но существующие сенсоры потока либо громоздкие, либо лишены точности и стабильности. Новый сенсор потока основан на графене — одном слое атомов углерода, расположенных в сотовой решетке — чтобы втягивать заряд из непрерывного водного потока. Это явление обеспечивает эффективную стратегию сенсирования потока, которая саморазжимается и доставляет ключевые метрики производительности выше других электрических подходов в сотни раз.

Графеновый сенсор потока может обнаруживать скорость потока до микрометра в секунду — менее четырех миллиметров в час — и несет потенциал различать минимальные изменения в кровотоке в капиллярных сосудах. Производительность графенового сенсора потока была стабильной в течение периодов, превышающих полгода.

Устройство саморазжимается и несет потенциал быть имплантированным для долгосрочного мониторинга биожидкостного потока. Имплантация микро-монитора потока как этого в маленький кровеносный сосуд намного проще и безопаснее, чем существующие расходомеры, которые не подходят для измерения низкого потока и должны быть установлены в более крупный кровеносный сосуд. Ученые и врачи могут найти это полезным для исследовательских и клинических применений, таких как мониторинг скорости кровотока в глубоких сосудах мозга для понимания функционирования нейронов, контролирующих поток крови.

Графен — ключевой материал в разработке сенсора. Уникальное сочетание внутренних свойств графена — таких как ультравысокая чувствительность, ультранизкий электрический шум, минимальная контактная электрификация с водными растворами, выдающаяся стабильность в химическом и механическом поведении и иммунитет к биофулингу — работают вместе, чтобы индуцировать высокую производительность сенсора потока.

Следующие шаги для команды включают интеграцию сенсора потока в самоустойчивое устройство мониторинга потока и изучение применения устройства в здравоохранении.