Ein kostengünstiges, auf Mobiltelefonen basierendes Raman-Spektrometersystem kann unbekannte biologische Moleküle innerhalb von Minuten identifizieren

Stellen Sie sich vor, Sie wissen, welche Beeren oder Pilze Sie beim Wandern sicher essen können, oder Sie können in einem Krankenhaus Krankheitserreger schnell erkennen, deren Identifizierung normalerweise Tage dauern würde.

Die Identifizierung und Erkennung von Medikamenten, Chemikalien und biologischen Molekülen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind, kann durch die kombinierte Technologie einer Mobiltelefonkamera und eines Raman-Spektrometers, einer leistungsstarken Methode der chemischen Laseranalyse, ermöglicht werden.

Dr. Peter Rentzepis, Professor am Fachbereich Elektrotechnik und Computertechnik der Texas A&M University, besitzt ein Patent für ein tragbares Raman-Spektrometersystem, das auf einem Mobiltelefon läuft. Die Erfindung von Rentzepis ermöglicht dem Benutzer die nichtinvasive Identifizierung potenziell gefährlicher Chemikalien oder Materialien vor Ort, insbesondere in abgelegenen Gebieten, in denen Laborspektrometer aufgrund ihrer Größe und ihres Energiebedarfs nicht eingesetzt werden können.

Dieses neue Raman-Spektrometersystem integriert Linsen, einen Diodenlaser und ein Beugungsgitter (eine kleine, dünne quadratische Oberfläche, die Licht zur Analyse streut) in Kombination mit einer Mobiltelefonkamera zur Aufzeichnung des Raman-Spektrums. Peaks im Spektrum liefern anhand ihrer Intensität und Position detaillierte Informationen über die chemische Zusammensetzung und molekulare Struktur einer Substanz.

Um das Gerät zu verwenden, wird ein Mobiltelefon mit der Kamera auf das Array gerichtet hinter dem Sendearray platziert und ist bereit, das Raman-Spektrum aufzuzeichnen. Ein Laser strahlt einen Strahl in eine Probe unbekannten Materials, beispielsweise Bakterien, auf einem Objektträger. Die Kamera zeichnet das Spektrum auf und in Kombination mit einer entsprechenden Mobiltelefonanwendung/-datenbank kann dieses tragbare Instrument eine schnelle Identifizierung von Materialien vor Ort ermöglichen.

Bisher erforderte die Identifizierung unbekannter Substanzen umfangreiche Probenentnahmen von biologischem Material und Laboranalysen, die mehrere Stunden oder sogar Tage dauern konnten. Während herkömmliche Raman-Spektrometer bis zu mehreren tausend Dollar kosten, kann die Erfindung von Rentzepis zu deutlich geringeren Kosten hergestellt werden und Materialien deutlich schneller identifizieren.

„Es handelt sich um ein kleines Gerät, das Auskunft über die Zusammensetzung eines bestimmten Systems, Materials oder einer Probe geben kann“, erklärt Rentzepis. „Man kann es sogar in der Tasche haben.“ »

Die anderen Erfinder sind ehemalige Doktoranden Dr. Dinesh Dhankhar, Systemingenieur bei Thermo Fisher Scientific, und Anushka Nagpal, Prozessingenieurin bei Intel Corporation.