Cảm biến graphene - tương lai cho thiết bị đeo ngành y tế

Cảm biến cho thiết bị đeo làm từ graphene có khả năng phát hiện các loại hóa chất trong không khí, sẽ là một phát minh tiên tiến trong tương lai để phục vụ các ứng dụng trong ngành y tế.

Công nghệ cảm biến được phát triển hầu như mỗi ngày. Tuy nhiên, phần lớn các loại cảm biến ngày nay chỉ cho phép đo các thuộc tính vật lý, chẳng hạn như nhịp tim. Mới đây, các nhà nghiên cứu Trường Đại học University of Michigan (Mỹ) đã phát triển thành công một loại cảm biến cho thiết bị đeo làm từ graphene, có khả năng phát hiện các loại hóa chất trong không khí và thích hợp để phục vụ các ứng dụng trong ngành y tế.

Các bộ cảm biến này có thể phát hiện chất acetone vốn là một triệu chứng để phát hiện bệnh tiểu đường. Một ứng dụng khác của các bộ cảm biến này là có thể phát hiện các mức độ nitric oxit và oxy bất thường, là những biểu hiện của bệnh cao huyết áp, thiếu máu hoặc bệnh phổi.

Cảm biến graphen sẽ mang đến nhiều ứng dụng trong lĩnh vực thiết bị đeo y tế.

Với nền tảng công nghệ hiện nay, các nhà khoa học có thể đo nồng độ của nhiều hóa chất khác nhau cùng một thời điểm, hoặc hiệu chỉnh thiết bị để đo những loại hóa chất cụ thể. Khả năng của các bộ cảm biến này là vô hạn, Zhaohui Zhong, Phó Giáo sư Đại học Michigan cho biết.

Các nhà khoa học đã phải mất một thời gian dài để nghiên cứu cách các cảm biến tí hon nanosensor có thể phát hiện ra các loại hóa chất. Trong cuộc nghiên cứu này, các nhà khoa học của Đại học Michigan đã phát triển một cơ chế cảm biến dựa trên phát hiện lưỡng cực phân tử. Cơ chế cảm biến này hoàn toàn trái ngược với hầu hết các cảm biến nanosensor khác, vốn dựa trên phát hiện sự thay đổi trong mật độ điện tích do một phân tử liên kết với các cảm biến.

Các cảm biến điện tử nanoelectronic thường phụ thuộc vào việc phát hiện chuyển điện tích giữa cảm biến và một phân tử trong không khí hoặc trong dung dịch, Girish Kulkarni, một trong các nhà nghiên cứu cho biết. Thay vì phát hiện phân tử chuyển điện tích, các nhà khoa học sử dụng một kỹ thuật gọi là trộn heterodin, trong đó có thể nhìn vào sự tương tác giữa các lưỡng cực liên kết với các phân tử và nanosensor ở tần số cao.

Các nhà nghiên cứu cho rằng, graphene sẽ giúp cho kỹ thuật cảm biến này có thể trở thành hiện thực, kết quả là thời gian đáp ứng cực nhanh chỉ một phần mười giây so với hàng chục hoặc hàng trăm giây trong công nghệ hiện có. Ngoài thời gian đáp ứng nhanh chóng, các bộ cảm biến graphene còn có độ nhạy cao, có khả năng phát hiện các phân tử với nồng độ chỉ một vài phần tỷ.

Với những cảm biến dựa trên graphene, các nhà nghiên cứu đã có thể đặt toàn bộ hệ thống sắc ký trên một chip duy nhất, có thể hoạt động với rất ít điện năng. Nhờ vậy, một thiết bị đeo có thể được mang trên cơ thể để cung cấp cho việc giám sát liên tục điều kiện sức khỏe.