Universitet 2018 – fira med oss

Utskrift från Malmö universitets webbplats www.mah.se

Wireless biosensors based on oxidation and reduction of nanoparticles

Contact person: Tautgirdas Ruzgas
Responsible: Tautgirdas Ruzgas
Funding: Vetenskapsrådet
Timeframe: 2019-01-01 -- 2022-12-31
Research programme: Biofilms Research Center for Biointerfaces
Faculty/Department: Faculty of Health and Society, The Department of Biomedical Science
Subject: Naturvetenskap

Electrochemical biosensors based on redox enzymes have earned a considerable market share. Glucose biosensor market alone will reach USD 31 billion by year 2022. Additionally, a considerable biosensor market share is taken also by redox enzyme based biosensors for cholesterol, lactate, glutamate, ascorbate, ketones, ethanol, etc. They help millions of people to manage their diseases including diabetes. Modern application of these biosensors could be dramatically broadened if they could be integrated into IoT networks or made easy functional on RFID tags. This opportunity is, however, severely limited by the need of the battery (supply of energy) for the biosensor functioning.

To make redox enzyme based principle function in a battery-less mode on RFID tag, the applicant proposes a biosensor-RFID tag design where a biologically driven redox reaction invokes oxidation or reduction of RFID tag antenna made from metallic nanoparticles. The biologically driven oxidation of reduction of the metallic nanoparticles and the biosensor-RFID tag design enable construction of   battery-less and wireless biosensors with extremely high sensitivity. The significance of the proposed research is in the universality and massive applicability of the proposed biosensor-RFID tags for detection of medically relevant compounds and bacteria.

Beskrivning på svenska

Elektrokemiska biosensorer som använder redoxenzymer har tagit en betydande marknadsandel. Enbart marknaden för glukosbiosensor kommer att uppgå till 31 miljarder dollar år 2022. En betydande biosensormarknadsandel utgörs av liknande biosensorer för kolesterol, laktat, glutamat, askorbat, ketoner, etanol, osv., som hjälper miljontals människor att ta hand om olika sjukdomar inklusive diabetes. Tillämpningen av redoxenzymbaserade biosensorer kan breddas kraftigt om sensorerna  kunde  integreras i IoT-nätverk eller på RFID-taggar. Denna möjlighet begränsas dock kraftigt av behovet av  batterier (energiförsörjning) för att utföra biosensorfunktionen.

För att möjliggöra redoxenzymbaserad funktion av biosensorer i ett batterilöst läge på RFID-taggar, föreslår sökanden en biosensor-RFID-tagdesign där en biologiskt driven redoxreaktion utför oxidation eller reduktion av RFID-tagantennen som är tillverkad av metalliska nanopartiklar. Den biologiskt drivna oxidationen och reduktionen av metallnanopartiklarna på biosensor-RFID-tagen möjliggör konstruktionen av batterilösa och trådlösa biosensorer med extremt hög känslighet. Betydelsen av den föreslagna designen ligger i den universella tillämpbarheten av biosensor-RFID-taggarna för detektering av medicinskt relevanta föreningar och bakterier.

Senast uppdaterad av Charlotte Löndahl Bechmann