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Les chercheurs inventent le biocapteur basé sur graphene pour trouver le cancer de l'estomac entraînant des bactéries

Des biocapteurs sont actuel employés dans la santé pour surveiller le glucose sanguin ; cependant, ils ont également le potentiel de trouver des bactéries. Les chercheurs à l'université d'Osaka ont inventé un biocapteur neuf utilisant le graphene--un matériau se composant d'une couche un-atome-épaisse de carbone--pour trouver des bactéries de ce type qui attaquent la garniture d'estomac et qui ont été liés au cancer de l'estomac. Quand les bactéries agissent l'un sur l'autre avec le biocapteur, on déclenche des réactions chimiques qui sont trouvées par le graphene. Pour activer le dépistage des produits de réaction chimique, les chercheurs avaient l'habitude le microfluidics pour contenir les bactéries dans les gouttelettes extrêmement minuscules près de la surface de détecteur.

Pour obtenir les bactéries de coller, les chercheurs ont couvert le graphene des anticorps, une voie courante d'ancrer des bactéries sur des surfaces de biocapteur. Cependant, bien que les anticorps soient très petits (~10 nanomètre), sur l'échelle atomique et avec la couche atome-mince de graphene, ils sont réellement tout à fait grands et encombrants. Tandis que les bactéries agissent l'un sur l'autre avec des anticorps, le graphene ne peut pas trouver ces bactéries directement car les anticorps sur sa case extérieure le signe ; cet effet de blocage de signe désigné sous le nom de l'examen critique de Debye.

Pour surmonter la limitation d'examen critique de Debye, les chercheurs ont au lieu décidé de surveiller des réactions chimiques exécuté par les bactéries en présence de certains produits chimiques, qu'ils ont ajoutés à la gouttelette d'eau minuscule. Les produits chimiques produits dans les réactions sont bien plus petits que les anticorps et peuvent glisser entre eux facilement et atteindre la surface de graphene. En analysant seulement les bactéries dans les gouttelettes minuscules produites par le microfluidics, les bactéries et leurs produits de réaction peuvent être maintenus près de la surface de graphene et la concentration des produits de réaction peut même être surveillée au fil du temps.

Notre biocapteur active le dépistage hautement sensible et quantitatif des bactéries qui entraînent les ulcères de l'estomac et le cancer de l'estomac en limitant sa réaction dans un microvolume bien défini. »

Co-auteur Kazuhiko université de Matsumoto, Osaka

Le graphene détectant la surface peut aux signes électriques de contrôle par retour de l'information qui varient selon quelle quantité de produit de réaction est présent dans le microdroplet et à quelle rapidité il s'accumule. Ces signes électriques peuvent être employés pour prévoir le nombre de bactéries dans la gouttelette. Le graphene est installé dans une structure de transistor à effet de champ (FET), le rôle dont est augmenter considérablement les signes électriques de dépistage du graphene détectant la surface.

« Notre biocapteur est essentiellement un mini laboratoire sur un FET de graphene. Ce détecteur explique comme les matériaux bidimensionnels tels que le graphene obtiennent plus près de l'application dans des applications pratiques médicales et de santé, le » premier Takao auteur qu'Ono dit.

Les résultats de l'enquête peuvent être employés pour produire une foule entière de ces biocapteurs « laboratoire-sur-un-graphene-FET » pour trouver différentes bactéries variées. Le dépistage des concentrations minuscules des bactéries a pu être réalisé en moins de 30 mn ; par conséquent, ce travail représente la possibilité des diagnostics plus rapides pour les bactéries potentiellement nuisibles à l'avenir.

Source:
Journal reference:

Matsumoto, K. et al. (2019) Electrical Biosensing at Physiological Ionic Strength Using Graphene Field-Effect Transistor in Femtoliter Microdroplet. ACS Nano Letters. doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b01335.