Een ultragevoelige biosensor gemaakt van het wondermateriaal grafeen is gebruikt om moleculen te detecteren die wijzen op een verhoogd risico op het ontwikkelen van kanker.

Het is aangetoond dat de biosensor meer dan vijf keer gevoeliger is dan bioassaytests die momenteel worden gebruikt, en was in staat om binnen enkele minuten resultaten te leveren, de mogelijkheid bieden van een snelle, diagnostisch hulpmiddel voor patiënten.

De biosensor is vandaag gepresenteerd, 19 sept., in het tijdschrift van IOP Publishing 2D-materialen .

Om een ​​levensvatbare bionsensor te ontwikkelen, de onderzoekers, van de Universiteit van Swansea, moest grafeenapparaten met patronen maken met een groot substraatoppervlak, wat niet mogelijk was met de traditionele exfoliatietechniek waarbij lagen grafeen van grafiet worden ontdaan.

In plaats daarvan, ze groeiden grafeen op een siliciumcarbidesubstraat onder extreem hoge temperaturen en lage druk om de basis van de biosensor te vormen. De onderzoekers maakten toen patronen voor grafeen, met behulp van halfgeleiderverwerkingstechnieken, voordat een aantal bioreceptormoleculen aan de grafeenapparaten wordt bevestigd. Deze receptoren konden binden aan, of doelwit, een specifiek molecuul dat in het bloed aanwezig is, speeksel of urine.

het molecuul, 8-hydroxydeoxyguanosine (8-OHdG), wordt geproduceerd wanneer DNA wordt beschadigd en, op verhoogde niveaus, is in verband gebracht met een verhoogd risico op het ontwikkelen van verschillende vormen van kanker. Echter, 8-OHdG is meestal in zeer lage concentraties aanwezig in de urine, is dus erg moeilijk te detecteren met conventionele detectietesten, bekend als enzyme-linked immunoabsorbant assays (ELISA's).

In hun studie hebben de onderzoekers gebruikten röntgenfoto-elektronenspectroscopie en Raman-spectroscopie om te bevestigen dat de bioreceptormoleculen zich eenmaal aan de grafeenbiosensor hadden gehecht, en vervolgens de biosensor blootgesteld aan een reeks concentraties van 8-OHdG.

Wanneer 8-OHdG zich hecht aan de bioreceptormoleculen op de sensor, er was een opmerkelijk verschil in de weerstand van het grafeenkanaal, die de onderzoekers konden vastleggen.

De resultaten toonden aan dat de grafeensensor in staat was om 8-OHdG-concentraties zo laag als 0,1 ng ml-1 te detecteren, die bijna vijf keer gevoeliger is in vergelijking met ELISA's. De grafeenbiosensor was ook aanzienlijk sneller in het detecteren van de doelmoleculen, het voltooien van de analyse in een kwestie van minuten.

Vooruit gaan, de onderzoekers benadrukken het potentieel van de biosensor om een ​​hele reeks ziekten te diagnosticeren en te volgen, aangezien het vrij eenvoudig is om de specifieke receptormoleculen op het grafeenoppervlak te vervangen.

Co-auteur van de studie Dr. Owen Guy zei:"Grafeen heeft uitstekende elektronische transporteigenschappen en heeft een intrinsiek hoge oppervlakte-tot-volumeverhouding, waardoor het een ideaal materiaal is voor het vervaardigen van biosensoren.

Nu we de eerste proof-of-concept biosensor hebben gemaakt met epitaxiaal grafeen, we zullen een reeks verschillende biomarkers onderzoeken die verband houden met verschillende ziekten en aandoeningen, evenals het detecteren van een aantal verschillende biomarkers op dezelfde chip."