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I ricercatori inventano al il biosensore basato graphene per individuare il tumore dello stomaco causare i batteri

I biosensori corrente sono utilizzati nella sanità per riflettere il glucosio di sangue; tuttavia, egualmente hanno il potenziale di individuare i batteri. I ricercatori all'università di Osaka hanno inventato un nuovo biosensore facendo uso di graphene--un materiale che consiste di un livello un-atomo-spesso di carbonio--per individuare i batteri come quelli che attaccano il rivestimento dello stomaco e che sono stati collegati a tumore dello stomaco. Quando i batteri interagiscono con il biosensore, le reazioni chimiche sono avviate che sono individuate dal graphene. Per permettere alla rilevazione dei prodotti della reazione chimica, i ricercatori hanno usato il microfluidics per contenere i batteri nelle goccioline estremamente minuscole vicino alla superficie del sensore.

Per convincere i batteri ad attaccare, i ricercatori hanno riguardato il graphene di anticorpi, un modo comune di ancoraggio dei batteri alle superfici del biosensore. Tuttavia, sebbene gli anticorpi siano molto piccoli (~10 nanometro), sul disgaggio atomico e rispetto al livello atomo-sottile di graphene, sono realmente abbastanza grandi ed ingombranti. Mentre i batteri interagiscono con gli anticorpi, il graphene non può individuare direttamente quei batteri poichè gli anticorpi sul suo blocco di superficie il segnale; questo effetto di didascalia del segnale si riferisce a come selezione di Debye.

Per sormontare la limitazione della selezione di Debye, i ricercatori invece hanno deciso di riflettere le reazioni chimiche che sono eseguite dai batteri in presenza di determinati prodotti chimici, che hanno aggiunto alla gocciolina di acqua minuscola. I prodotti chimici prodotti nelle reazioni sono ben più piccoli degli anticorpi e possono franare facilmente fra loro e raggiungere la superficie del graphene. Soltanto analizzando i batteri nelle goccioline minuscole generate con il microfluidics, i batteri ed i loro prodotti della reazione possono essere tenuti vicino alla superficie del graphene e la concentrazione dei prodotti della reazione può anche essere riflessa col passare del tempo.

Il nostro biosensore permette alla rilevazione altamente sensibile e quantitativa dei batteri che causano le ulcere allo stomaco ed il tumore dello stomaco limitando la sua reazione in un microvolume ben definito.„

Co-author Kazuhiko Matsumoto, università di Osaka

Il graphene che percepisce la superficie può ai segnali elettrici di feedback che variano secondo quanto del prodotto della reazione è presente nel microdroplet e quanto sta accumulandosi rapidamente. Questi segnali elettrici possono essere usati per calcolare il numero dei batteri nella gocciolina. Il graphene è installato in una struttura del transistor di effetto (FET) di campo, il ruolo di cui è di aumentare drammaticamente i segnali elettrici di rilevazione dal graphene che percepisce la superficie.

“Il nostro biosensore è essenzialmente un mini laboratorio su un FET del graphene. Questo sensore dimostra come i materiali bidimensionali quale graphene stanno ottenendo più vicino all'applicazione nelle applicazioni pratiche di sanità e mediche,„ primo Takao che autore Ono dice.

I risultati dello studio possono essere usati per creare un'intera miriade di questi biosensori “laboratorio-su-un-graphene-FET„ per individuare i vari batteri differenti. La rilevazione delle concentrazioni minuscole di batteri ha potuto essere raggiunta in meno di 30 minuti; quindi, questo lavoro rappresenta la possibilità delle diagnosi più veloci per i batteri potenzialmente nocivi in futuro.

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.