การตรวจวัดเชื้อแบคทีเรียก่อโรคแบบรวดเร็วโดยใช้อนุภาคนาโนเหล็กออกไซด์ซุปเปอร์พาราแมกเนติกด้วยแมกนีโตอิมพีแดนซ์เซ็นเซอร์ความไวสูง: การศึกษาเบื้องต้น

Main Article Content

องอาจ เทียบเกาะ
กัลย์ชิญาภัท อริยะเชาว์กุล
มะลิวรรณ อมตธงไชย
ปุริม จารุจำรัส

บทคัดย่อ

ความก้าวหน้าล่าสุดของการตรวจวัดสนามแม่เหล็กขนาดเล็กมากในระดับพิโคเทสลาภายใต้อุณหภูมิห้องโดยไม่มีการกำบังสนามแม่เหล็กภายนอกแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการนำวิธีดังกล่าวมาประยุกต์ใช้กับการทำเครื่องหมาย การติดฉลาก และการตรวจวัดทางแม่เหล็กของเป้าหมายเอกลักษณ์ทางชีวภาพ เช่น ไวรัส ยีนส์ โปรตีน และแบคทีเรีย ในบทความนี้ผู้วิจัยนำเสนอการตรวจวัดสนามแม่เหล็กของอนุภาคนาโนเหล็กออกไซด์ซุปเปอร์พาราแมกเนติกในอาหารเลี้ยงเชื้อแบบเหลว (Trypticase Soy Broth, TSB) และอนุภาคนาโนเหล็กออกไซด์ซุปเปอร์พาราแมกเนติกที่จับกับแบคทีเรียอีโคไล (E. coli) ในอาหารเหลว ซึ่งสนามแม่เหล็กของอนุภาคนาโนเหล็กออกไซด์ดังกล่าวที่จับกับแบคทีเรียอีโคไลถูกตรวจวัดได้ด้วยแมกเนติกด้วยแมกนีโตอิมพีแดนซ์เซ็นเซอร์ความไวสูง ค่าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้จากแมกนีโตอิมพีแดนซ์เซ็นเซอร์ของตัวอย่างที่มีแบคทีเรียอีโคไลมีค่าต่ำกว่าค่าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้จากตัวอย่างควบคุมอย่างมีนัยสำคัญ วิธีการทำให้ตัวอย่างเป็นเนื้อเดียวกันก่อนการวัดและการนำสนามแม่เหล็กภายนอกขนาดประมาณ 0.2 มิลลิเทสลาไปยังตัวอย่างทำให้เกิดการปรับแต่งสัญญาณที่วัดได้เด่นชัดขึ้น และได้มีการศึกษาเบื้องต้นของการตรวจวัดอนุภาคนาโนเหล็กนาโนเหล็กออกไซด์ซุปเปอร์พาราแมกเนติกที่จับกับเชื้ออีโคไลที่ปนเปื้อนในเครื่องดื่ม เทคนิคและการตรวจวัดอย่างง่ายสำหรับอนุภาคนาโนแม่เหล็กนี้สามารถนำไปสู่การพัฒนาต่อยอดเป็นไบโอเซนเซอร์ขนาดกระทัดรัดที่สามารถพกพาได้

Downloads

Download data is not yet available.

Article Details

How to Cite
เทียบเกาะ อ., อริยะเชาว์กุล ก. ., อมตธงไชย ม., & จารุจำรัส ป. . (2022). การตรวจวัดเชื้อแบคทีเรียก่อโรคแบบรวดเร็วโดยใช้อนุภาคนาโนเหล็กออกไซด์ซุปเปอร์พาราแมกเนติกด้วยแมกนีโตอิมพีแดนซ์เซ็นเซอร์ความไวสูง: การศึกษาเบื้องต้น. วารสารวิทยาศาสตร์และวิทยาศาสตร์ศึกษา (JSSE), 5(2), 191–201. https://doi.org/10.14456/jsse.2022.22
บท
บทความวิจัยทางวิทยาศาสตร์

References

Anik, M. I., Hossain, M. K., Hossain, I., Mahfuz, A. M. U. B., Rahman, M. T. and Ahmed, I. (2021). Recent progress of magnetic nanoparticles in biomedical applications: A review. Nano Select, 2(6), 1146-1186. doi:10.1002/nano.202000162

Bonilla, M., Kolekar, S., Ma, Y., Diaz, H. C., Kalappattil, V., Das, R., Eggers, T., Gutierrez R.G., Phan, M.-H. and Batzill, M. (2018). Strong room-temperature ferromagnetism in VSe2 monolayers on van der Waals substrates. Nature Nanotechnology, 13(4), 289-293. doi:10.1038/s41565-018-0063-9

Devkota, J., Ruiz, A., Mukherjee, P., Srikanth, H. and Phan, M.-H. (2013a). Magneto-Impedance Biosensor With Enhanced Sensitivity for Highly Sensitive Detection of Nanomag-D Beads. IEEE Transactions on Magnetics, 49(7), 4060-4063. doi:10.1109/tmag.2012.2235414

Devkota, J., Wang, C., Ruiz, A., Mohapatra, S., Mukherjee, P., Srikanth, H. and Phan, M. H. (2013b). Detection of low-concentration superparamagnetic nanoparticles using an integrated radio frequency magnetic biosensor. Journal of Applied Physics, 113(10), 104701. doi:10.1063/1.4795134

Krishnan, K. M. (2017). Fundamentals and Applications of Magnetic Materials. New York: Oxford University Press.

Li, Z., Ma, J., Ruan, J. and Zhuang, X. (2019). Using Positively Charged Magnetic Nanoparticles to Capture Bacteria at Ultralow Concentration. Nanoscale Research Letters, 14(1), 195. doi:10.1186/s11671-019-3005-z

Liu, J., Su, D., Wu, K. and Wang, J.-P. (2020). High-moment magnetic nanoparticles. Journal of Nanoparticle Research, 22(3). doi:10.1007/s11051-020-4758-0

Makarov, D., Melzer, M., Karnaushenko, D. and Schmidt, O. G. (2016). Shapeable magnetoelectronics. Applied Physics Reviews, 3(1), 011101. doi:10.1063/1.4938497

Moghanizadeh, A., Ashrafizadeh, F., Varshosaz, J. and Ferreira, A. (2021). Study the effect of static magnetic field intensity on drug delivery by magnetic nanoparticles. Scientific Reports, 11(1), 18056. doi:10.1038/s41598-021-97499-7

Mohri, K., Humphrey, F. B., Panina, L. V., Honkura, Y., Yamasaki, J., Uchiyama, T. and Hirami, M. (2009). Advances of amorphous wire magnetics over 27 years. physica status solidi (a), 206(4), 601-607. doi:10.1002/pssa.200881252

Nakayama, S. and Uchiyama, T. (2015). Real-time measurement of biomagnetic vector fields in functional syncytium using amorphous metal. Scientific Reports, 5, 8837. doi:10.1038/srep08837

Quintana-Sánchez, S., Barrios-Gumiel, A., Sánchez-Nieves, J., Copa-Patiño, J. L., de la Mata, F. J. and Gómez, R. (2021). Bacteria capture with magnetic nanoparticles modified with cationic carbosilane dendritic systems. Materials Science and Engineering: C, 112622. doi:10.1016/j.msec.2021.112622

Sandhu A. and Handa H. (Ed.) (2018). Magnetic Nanoparticles for Medical Diagnostics. Bristal: IOP Publishing.

Sroysee, W., Ponlakhet, K., Chairam, S., Jarujamrus, P. and Amatatongchai, M. (2016). A sensitive and selective on-line amperometric sulfite biosensor using sulfite oxidase immobilized on a magnetite-gold-folate nanocomposite modified carbon-paste electrode. Talanta, 156-157, 154-162. doi:10.1016/j.talanta.2016.04.066

Steel, A. (March, 14, 2022). Ultra-sensitive magnetic sensor. Retrieved from https://www.aichi-steel.co.jp/ENGLISH/smart/mi/products/type-dh.html

Uchiyama, T., Nakayama, S., Mohri, K. and Bushida, K. (2009). Biomagnetic field detection using very high sensitivity magnetoimpedance sensors for medical applications. physica status solidi (a), 206(4), 639-643. doi:10.1002/pssa.200881251

Wang, T., Zhou, Y., Lei, C., Luo, J., Xie, S. and Pu, H. (2017). Magnetic impedance biosensor: A review. Biosensors and Bioelectronics, 90, 418-435. doi:10.1016/j.bios.2016.10.031

Wu, W., Wu, Z., Yu, T., Jiang, C. and Kim, W. S. (2015). Recent progress on magnetic iron oxide nanoparticles: synthesis, surface functional strategies and biomedical applications. Science and Technology of Advanced Materials, 16(2), 023501. doi:10.1088/1468-6996/16/2/023501

Yang, Z., Liu, Y., Lei, C., Sun, X.-c. and Zhou, Y. (2015). A flexible giant magnetoimpedance-based biosensor for the determination of the biomarker C-reactive protein. Microchimica Acta, 182(15-16), 2411-2417. doi:10.1007/s00604-015-1587-4

Yang, Z., Liu, Y., Lei, C., Sun, X.-c. and Zhou, Y. (2016). Ultrasensitive detection and quantification of E. coli O157:H7 using a giant magnetoimpedance sensor in an open-surface microfluidic cavity covered with an antibody-modified gold surface. Microchimica Acta, 183(6), 1831-1837. doi:10.1007/s00604-016-1818-3

Zhong, J., Rosch, E. L., Viereck, T., Schilling, M. and Ludwig, F. (2021). Toward Rapid and Sensitive Detection of SARS-CoV-2 with Functionalized Magnetic Nanoparticles. ACS Sensor, 6(3), 976-984. doi:10.1021/acssensors.0c02160