Illustrazione di un biosensore canale grafene epitassiale per il rilevamento di target a 8-idrossideossiguanosina (8-OHdG) biomarker.
Gli scienziati dell'Università di Swansea hanno sviluppato un biosensore al grafene ultrasensibile in grado di rilevare le molecole che indicano un aumento del rischio di sviluppare il cancro. Il biosensore ha dimostrato di essere più di cinque volte più sensibile dei test saggi biologici attualmente in uso, ed è stato in grado di fornire risultati in pochi minuti, aprendo la possibilità di un rapido strumento di diagnostica per i pazienti.Il biosensore è stato presentato , nel diario di IOP Publishing Materiali 2D . Per sviluppare un biosensore praticabile, i ricercatori presso l'Università di Swansea, ha dovuto creare dispositivi di grafene modellato utilizzando una vasta area di substrato, che non è stato possibile utilizzando la tecnica di esfoliazione tradizionale dove gli strati di grafene sono spogliati da grafite. Invece, sono stati accresciuti grafene su un substrato di carburo di silicio a temperature estremamente elevate e bassa pressione per formare la base del biosensore.I ricercatori hanno poi modellato dispositivi di grafene, utilizzando tecniche di lavorazione dei semiconduttori, prima di collegare un numero di molecole bioreceptor ai dispositivi di grafene.Questi recettori sono stati in grado di legarsi al bersaglio, una specifica molecola presente nel sangue, saliva o urina. La molecola, 8-idrossideossiguanosina (8-OHdG), è prodotto quando il DNA è danneggiato e, a livelli elevati, è stato collegato a un aumentato rischio di sviluppare alcuni tipi di cancro.Tuttavia, 8-OHdG è in genere presente in concentrazioni molto basse nelle urine, quindi è molto difficile da rilevare mediante saggi di rilevamento tradizionali, noti come enzyme-linked test di immunoassorbimento (ELISA). Nel loro studio, i ricercatori hanno usato la spettroscopia fotoelettronica a raggi X e spettroscopia Raman per confermare che le molecole bioreceptor avevano attaccato al biosensore grafene, una volta fabbricato, e quindi esposto il biosensore a un intervallo di concentrazioni di 8-OHdG. Quando 8-OHdG è attaccato alle molecole bioreceptor sul sensore, c'è una notevole differenza nella resistenza canale di grafene, che i ricercatori sono stati in grado di registrare. I risultati hanno mostrato che il sensore di grafene è in grado di rilevare le concentrazioni di 8-OHdG a partire da 0,1 ng mL-1, quindi è quasi cinque volte più sensibile rispetto al test ELISA.Il biosensore grafene è anche notevolmente più veloce a individuare le molecole target, completando l'analisi in pochi minuti. Andando avanti, i ricercatori evidenziano il potenziale del biosensore per diagnosticare e monitorare tutta una serie di malattie, poiché è abbastanza semplice da sostituire i recettori specifici sulla superficie di grafene. Il co-autore dello studio Owen Guy ha detto: "Il grafene ha eccellenti proprietà di trasporto elettronico e ha un rapporto intrinsecamente elevato superficie-volume, che lo rendono un materiale ideale per la realizzazione di biosensori."Ora che abbiamo creato il primo biosensore utilizzando grafene epitassiale, cercheremo di indagare su una serie di diversi biomarcatori associati a malattie e a condizioni diverse, così come rilevare una serie di diversi biomarcatori sullo stesso chip. "