Gần như mọi điện thoại di động hiện đại đều có la bàn hoặc từ kế tích hợp để phát hiện hướng của từ trường Trái đất, cung cấp thông tin quan trọng cho việc điều hướng.

Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ (NIST) đã phát triển một kỹ thuật sử dụng từ kế điện thoại di động thông thường cho một mục đích hoàn toàn khác - để đo nồng độ glucose, một dấu hiệu cho bệnh tiểu đường, với độ chính xác cao.

Kỹ thuật tương tự, sử dụng từ kế kết hợp với các vật liệu từ tính được thiết kế để thay đổi hình dạng của chúng theo các tín hiệu sinh học hoặc môi trường, có thể được sử dụng để đo nhanh chóng và rẻ tiền một loạt các đặc tính y sinh khác nhằm theo dõi hoặc chẩn đoán bệnh ở người. Nhà khoa học NIST - Gary Zabow cho biết phương pháp này cũng có khả năng phát hiện các chất độc trong môi trường.

Thiết bị do Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ (NIST) phát triển để đo nồng độ glucose.

Trong nghiên cứu chứng minh khái niệm của mình, Zabow và nhà nghiên cứu Mark Ferris của NIST đã kẹp vào điện thoại di động một thang đo nhỏ chứa dung dịch cần thử nghiệm và một dải hydrogel - một vật liệu xốp phồng lên khi ngâm trong nước.

Các nhà nghiên cứu đã nhúng các hạt từ tính nhỏ vào trong hydrogel mà họ đã thiết kế để phản ứng với sự hiện diện của glucose hoặc với mức độ pH (thước đo độ axit) bằng cách giãn nở hoặc co lại. Thay đổi độ pH có thể liên quan đến nhiều rối loạn sinh học.

Khi hydrogel phóng to hoặc co lại, chúng di chuyển các hạt từ tính đến gần hoặc xa hơn từ kế của điện thoại di động, từ kế này phát hiện những thay đổi tương ứng về cường độ của từ trường.

Sử dụng chiến lược này, các nhà nghiên cứu đã đo nồng độ glucose nhỏ tới vài phần triệu mol (đơn vị khoa học cho một số lượng nguyên tử hoặc phân tử nhất định trong một chất).

Độ nhạy cao như vậy vượt xa việc đo nồng độ glucose tại nhà bằng cách thử máu, trong tương lai nó có thể cho phép kiểm tra thường xuyên lượng glucose trong nước bọt, vốn chứa nồng độ đường nhỏ hơn nhiều.

Các nhà nghiên cứu đã báo cáo phát hiện của họ trong ấn bản ngày 30 tháng 3 năm 2024 của Nature Communications.

Ferris cho biết, hydrogel “thông minh” được tùy biến giống như loại mà nhóm NIST sử dụng không tốn kém và tương đối dễ chế tạo, đồng thời có thể được điều chỉnh để phản ứng với một loạt các hợp chất khác nhau mà các nhà nghiên cứu y tế có thể muốn đo lường.

Trong các thí nghiệm của mình, ông và Zabow xếp chồng các lớp đơn gồm hai loại hydrogel khác nhau, mỗi lớp co lại và giãn nở với tốc độ khác nhau để phản ứng với độ pH hoặc glucose. Những lớp kép này khuếch đại chuyển động của hydrogel, giúp từ kế dễ dàng theo dõi những thay đổi về cường độ từ trường.