پژوهشگران با استفاده از چاپ سه‌بعدی نانوذرات ابزاری ساختند که می‌تواند دوپامین را در غلظت‌های بسیار کم در حد فمتومولار اندازه‌گیری کند.
گروهی از محققان مهندسی مکانیک دانشگاه کارنگی ملون محدودیت‌های تشخیص دوپامین را به سطحی رسانده‌اند که پیش از این دیده نشده بود. محققان به سرپرستی راهول پانات، دانشیار مهندسی مکانیک، سیستم حسگری را توسعه داده‌اند که می‌تواند با موفقیت سطوح انتقال‌دهنده عصبی دوپامین را تا غلظت فمتومولار تشخیص دهد. آن‌ها یافته‌های خود را در قالب مقاله‌ای در Nature Communications منتشر کرده‌اند.
برای درک این موضوع، تصور کنید که کمتر از یک گرم دوپامین در دریاچه کراتر اورگان، عمیق‌ترین دریاچه آمریکا ریخته شود. این حسگر می‌تواند آن را تشخیص دهد.
ازهار علی، نویسنده اصلی مقاله توضیح داد: «ما یک مانع اساسی برای محدودیت تشخیص مولکول‌های زیستی را شکستیم. به‌عبارت دیگر، این کوچکترین غلظت دوپامین است که تاکنون به‌طور قابل اعتماد شناسایی شده است.»
این پیشرفت باورنکردنی با استفاده از قدرت تولید مواد افزودنی و فناوری نانو برای ایجاد یک سیستم تشخیص فوق‌العاده حساس انجام شده است، که در آن یک الکترود سه‌بعدی درون یک کانال میکروسیال قرار دارد و نمونه‌ها به داخل آن پمپ می‌شوند.
الکترودهای قبلی از یک سطح تشخیص دوبعدی تشکیل شده بودند که قادر به تشخیص غلظت‌های بسیار کم از مولکول‌های هدف نبودند، زیرا اکثر آن‌ها با سیستم تشخیصی برهمکنش نمی‌دادند. برای بالا بردن این حد تشخیص، ناحیه تشخیصی الکترود باید به صورت سه‌بعدی در می‌آمد تا به گیراندازی مولکول‌ها در حین حرکت آن‌ها کمک کند.
برای دستیابی به این هدف، این تیم از روشی به نام چاپ سه‌بعدی نانوذرات با جت آئروسل استفاده کردند که به آن‌ها امکان ساخت میکروستون‌های کوچک با استفاده از نانوذرات نقره را می‌داد. هر قطره در بالای قطره قبلی اضافه شد و تا زمانی که یک ستون توخالی تشکیل شود و با هم تف جوشی دهند. سپس این ستون‌ها با اکسید گرافن پوشانده شدند که سطح ستون را بیشتر افزایش داد و به تشخیص دوپامین کمک کرد.
اما چرا دوپامین؟ دوپامین یک مولکول سیگنالینگ مهم در بدن است که معمولاً با کنترل خلق و خوی مرتبط است. با این حال، در بسیاری از بیماری‌های عصبی از جمله اسکیزوفرنی، آلزایمر و اعتیاد نیز نقش دارد. این ماده می‌تواند در خون، در سطوح بسیار پایین، یافت شود.
حساسیت بالای این دستگاه می‌تواند به پزشک این امکان را بدهد که قطره کوچکی از خون را بردارد و وجود دوپامین را آزمایش کند و یک روش تشخیصی کم تهاجمی ایجاد کند. این فناوری می‌تواند آزمایش سریع و آسان را امکان‌پذیر کند.
ازهار علی می‌گوید: «من معتقدم که صنعت دستگاه‌های زیست‌پزشکی از پیشرفت در کوچک‌سازی و پیشرفت‌های میکروالکترونیک عقب مانده است. ما در دانشگاه می‌توانیم به تسریع توسعه این فناوری کمک کنیم.»
مسیرهای آینده برای این سیستم تقریباً بی پایان است. چندین الکترود را می‌توان در یک دستگاه قرار داد تا یک سیستم مالتی پلکس ایجاد کند که قادر به تشخیص چندین نشانگر زیستی مختلف در یک زمان باشد. یا می‌توان آن را در شکل جدیدی از فناوری پوشیدنی ادغام کرد که قادر به تشخیص سطوح الکترولیت است.