AUSTIN, Texas - Terinspirasi oleh seni melipat kertas dari origami, ahli kimia di The University of Texas di Austin telah mengembangkan sensor kertas 3-D yang mungkin dapat menguji penyakit seperti malaria dan HIV kurang dari 10 sen per pop. .
Sensor “titik perawatan” berbiaya rendah seperti itu bisa sangat berguna di negara berkembang, di mana sumber daya sering tidak ada untuk membayar tes berbasis laboratorium, dan di mana, bahkan jika uang tersedia, infrastruktur sering tidak ada untuk mengangkut sampel biologis ke laboratorium.
"Ini tentang obat untuk semua orang," kata Richard Crooks, Profesor Kimia Robert A. Welch.
Sensor kertas satu dimensi, seperti yang digunakan dalam tes kehamilan, sudah umum tetapi memiliki keterbatasan. Sensor 3-D yang terlipat, yang dikembangkan oleh Crooks dan mahasiswa doktoral Hong Liu, dapat menguji lebih banyak zat di area permukaan yang lebih kecil dan memberikan hasil untuk tes yang lebih kompleks.
Sensor kertas yang terinspirasi oleh origami ini, dikembangkan oleh ahli kimia Hong Liu dan Richard Crooks, dapat dengan mudah dipasang dengan tangan. Mungkin segera bisa dengan murah menguji penyakit seperti malaria dan HIV. Kredit Gambar: Alex Wang.
"Siapa saja bisa melipatnya," kata Crooks. "Anda tidak memerlukan spesialis, sehingga Anda dapat dengan mudah membayangkan LSM dengan beberapa sukarelawan melipat barang-barang ini dan membagikannya. Mereka mudah diproduksi, sehingga produksinya dapat dialihkan ke pelanggan juga. Mereka tidak perlu dibuat di negara maju. "
Hasil percobaan tim dengan Perangkat Analisis Kertas origami, atau oPAD, diterbitkan pada bulan Oktober di Journal of American Chemical Society dan minggu lalu di Analytical Chemistry.
Inspirasi untuk sensor datang ketika Liu membaca makalah perintis oleh ahli kimia Universitas Harvard George Whitesides.
Whitesides adalah yang pertama membangun sensor kertas "mikrofluida" tiga dimensi yang dapat menguji target biologis. Sensornya, bagaimanapun, mahal dan memakan waktu untuk membuatnya, dan dibangun dengan cara yang membatasi penggunaannya.
“Mereka harus membuat pola beberapa lembar kertas menggunakan photolithography, memotongnya dengan laser, dan kemudian menempelkannya bersama-sama dengan selotip dua sisi,” kata Liu, anggota lab Crooks. “Ketika saya membaca koran, saya ingat ketika saya masih kecil di Tiongkok, dan guru kami mengajar kami origami. Saya menyadari itu tidak harus begitu sulit. Itu bisa sangat mudah. Lipat saja kertasnya, lalu tekan. ”
Dalam beberapa minggu percobaan, Liu telah membuat sensor pada satu lembar sederhana menggunakan photolithography atau hanya kantor yang mereka miliki di laboratorium. Melipatnya menjadi beberapa lapisan membutuhkan waktu kurang dari satu menit dan tidak memerlukan alat atau teknik pelurusan khusus. Hanya jari.
Crooks mengatakan bahwa prinsip yang mendasari sensor, yang telah mereka uji dengan sukses pada glukosa dan protein umum, terkait dengan tes kehamilan di rumah. Bahan hidrofobik, seperti lilin atau fotoresis, diletakkan ke ngarai kecil di atas kertas kromatografi. Ini menyalurkan sampel yang sedang diuji - urin, darah, atau air liur, misalnya - ke bintik-bintik di kertas di mana reagen tes telah tertanam.
Jika sampel memiliki target apa pun yang dirancang untuk dideteksi oleh sensor, ia akan bereaksi dengan cara yang mudah terdeteksi. Mungkin mengubah warna tertentu, misalnya, atau berpendar di bawah sinar UV. Maka itu bisa dibaca dengan mata.
"Biomarker untuk semua jenis penyakit sudah ada," kata Crooks. “Pada dasarnya Anda menguji reagen untuk penanda ini pada fluidics kertas ini. Mereka terperangkap di sana. Kemudian Anda memperkenalkan sampel Anda. Pada akhirnya Anda membuka selembar kertas ini, dan jika itu satu warna, Anda punya masalah, dan jika tidak, maka Anda mungkin baik-baik saja. "
Penjahat dan Liu juga telah merancang cara untuk menambahkan baterai sederhana ke sensor mereka sehingga dapat menjalankan tes yang membutuhkan daya. Prototipe mereka menggunakan aluminium foil dan mencari glukosa dalam urin. Crooks memperkirakan bahwa memasukkan baterai seperti itu hanya akan menambah beberapa sen pada biaya pembuatan sensor.
"Kamu hanya buang air kecil saja dan itu menyala," kata Crooks. “Urin memiliki cukup garam sehingga mengaktifkan baterai. Ini bertindak sebagai elektrolit untuk baterai. "