Een nieuw samenwerkingsproject tussen het VK en China ontwikkelt een sensor om een ​​gemakkelijke, goedkope methode om hepatitis ter plaatse te diagnosticeren met behulp van grafeen - een geavanceerd 2D-materiaal dat bekend staat om zijn hoge elektrische geleidbaarheid. De sensor zal als eerste gelijktijdig testen op drie soorten hepatitis:A, B en C - van de vijf soorten die er zijn. Het project met meerdere partners, ondersteund door het Britse Newton Fund en geleid door Biovici, brengt het Nationaal Fysisch Laboratorium (NPL), de Universiteit van Chongqing, Universiteit van Swansea, en branchepartner CTN, om deze nieuwe diagnostische technologie te ontwikkelen.

Hepatitis is een enorm wereldwijd gezondheidsprobleem, met bijna 400 miljoen mensen wereldwijd getroffen, resulterend in meer dan 1,4 miljoen doden per jaar. De Wereldgezondheidsorganisatie heeft gemeld dat alleen al 257 miljoen mensen besmet zijn met hepatitis B. Degenen met hepatitis lijden aan chronische infectie, resulterend in een miljoen sterfgevallen per jaar als gevolg van levercirrose en kanker, met 40% van die sterfgevallen in China. Gefinancierd door het Britse Newton Fund, die tot doel heeft de economische ontwikkeling en het sociale welzijn van partnerlanden te bevorderen door de wetenschappelijke en innovatiecapaciteit te versterken, dit project heeft tot doel de incidentie van hepatitis in China aan te pakken. Vooral hepatitis B is endemisch in China, met een derde van de 350 miljoen geïnfecteerde personen wereldwijd die in China wonen.

Bloedonderzoek wordt momenteel gebruikt als diagnostische methode voor hepatitis, maar daar zijn uitdagingen aan verbonden. Met bloedonderzoek, resultaten kunnen vijf tot zeven dagen duren, waarbij patiënten nog steeds besmettelijk zijn en dus een risico vormen voor niet-geïnfecteerden. Bovendien, de techniek is invasief en duur, omdat er medisch personeel voor nodig is.

Grafeen is een 2D-materiaal met unieke elektrische en mechanische eigenschappen, die voortkomen uit zijn één-atoom-dikke structuur. De uitzonderlijke elektronische eigenschappen van het materiaal, oppervlaktegevoeligheid en selectiviteit maken het ideaal voor sensortoepassingen, inclusief die welke worden gebruikt voor medische diagnose. Daten, grafeen elektrochemische biosensoren bestaan ​​voor het diagnosticeren van één type hepatitis. Dit project, echter, zal sensoren ontwikkelen voor de detectie van drie soorten hepatitis tegelijk, door gebruik te maken van drie grafeensensoren, elk op maat gemaakt om de antilichamen te identificeren die geassocieerd zijn met een bepaalde hepatitisstam, geïntegreerd in één test. In tegenstelling tot conventionele bloedonderzoeken, deze sensor zorgt voor een niet-invasieve, snelle en goedkopere screeningsmethode. Het gemak en de snelheid van deze methode zal gunstig zijn voor bulktesten van het voedsel, landbouw- en onderwijspersoneel in China, meer dan 300 miljoen mensen, voor wie testen verplicht zijn.

De aanpak van het team is om de grafeensensortechnologie te gebruiken om een ​​diagnostische zorgpunt te ontwikkelen voor vroege detectie en monitoring van meerdere speeksel- of serumgebaseerde hepatitis-biomarkers. Dit wordt een roman, real-time monitoring sensortechnologie, op basis van chemisch gemodificeerd grafeen, die tegelijkertijd controleert op hepatitis A, B en C. De test zal eenvoudig zijn, goedkoop en snel, vergelijkbaar met een bloedglucosesensor of zwangerschapstest, maar in plaats daarvan speeksel testen. Dit tweejarige project zal een prototype ontwikkelen, en de betrouwbaarheid vaststellen, stabiliteit en gevoeligheid van de sensor als voorbereiding op zijn commercialisering. Geschat wordt dat als de sensor in grote hoeveelheden wordt geproduceerd, elk apparaat kost slechts £ 1 GBP.

Hoewel elk van de vijf bij het project betrokken partners een andere rol heeft, al hun activiteiten zijn in combinatie vereist voor de effectieve ontwikkeling van deze nieuwe technologie. De twee Chinese partners, CTN en Chongqing University, zijn verantwoordelijk voor de productie en productie van grafeenapparaten. Aan de karakteriseringskant, NPL voert elektrische karakterisering en tests uit, terwijl Swansea University chemische karakterisering uitvoert. als laatste, Biovici, die de volgende generatie POC-diagnostische apparaten ontwikkelt, is verantwoordelijk voor de verpakking en commercialisering.

Dr. Olga Kazakova, Principe onderzoekswetenschapper in geavanceerde materialen bij NPL, zei:"De unieke eigenschappen van grafeen betekenen dat het een groot potentieel heeft om te worden gebruikt in een verscheidenheid aan detectietoepassingen. Naast hepatitis, het kan worden gebruikt in andere soortgelijke tests, inclusief allergeensensoren, identificatie van verontreinigende stoffen en andere toepassingen in de biowetenschappen. Het is voor ons absoluut noodzakelijk om de exacte eigenschappen van het materiaal te begrijpen om te kunnen beoordelen hoe het kan worden vervaardigd en gebruikt in deze verschillende toepassingen. Dit is een belangrijk aandachtspunt voor ons en het National Graphene Metrology Centre bij NPL ondersteunt de commercialisering en toepassing van het geavanceerde materiaal door toonaangevend onderzoek te doen naar de meting en karakterisering ervan. Door dit onderzoek, we werken aan de ontwikkeling van internationale standaarden voor grafeen die zullen helpen om nieuwe toepassingen voor het ongelooflijke materiaal te ontsluiten."

Paul Morgan, Chief Executive bij Biovici, zei:"Deze samenwerking tussen NPL, Het Center for NanoHealth van de Swansea University en onze partners in China bieden een unieke kans om een ​​goedkope, betaalbare test, die grote voordelen zullen opleveren voor de wereldwijde strijd tegen de verspreiding van deze zeer besmettelijke ziekte. Veel mensen associëren hepatitis als een probleem dat zich elders voordoet en niet in hun eigen land. Echter, hepatitis is een wereldwijde epidemie die delen van het VK snel treft, in heel Europa en de VS."

Professor Owen Guy, Directeur (Engineering) bij het Center for NanoHealth aan de Swansea University, zei:"Door gebruik te maken van halfgeleiderprocestechnologie die wordt toegepast op grafeen, kunnen we goedkope sensoren maken. Met de juiste lab-on-chip-technologie, er is het potentieel om sensoren te ontwikkelen voor een groot aantal diagnostische en screeningstoepassingen."