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Os pesquisadores inventam o biosensor graphene-baseado para detectar o estômago-cancro causar as bactérias

Os Biosensors são usados actualmente nos cuidados médicos para monitorar a glicemia; contudo, igualmente têm o potencial detectar as bactérias. Os pesquisadores na universidade de Osaka inventaram um biosensor novo usando o graphene--um material que consiste em uma camada um-átomo-grossa de carbono--para detectar as bactérias tais como aqueles que atacam o forro do estômago e que foram ligadas ao cancro de estômago. Quando as bactérias interagem com o biosensor, as reacções químicas estão provocadas que são detectadas pelo graphene. Para permitir a detecção dos produtos da reacção química, os pesquisadores usaram o microfluidics para conter as bactérias em gotas extremamente minúsculas perto da superfície do sensor.

Para conseguir as bactérias colar, os pesquisadores cobriram o graphene com os anticorpos, uma maneira comum de ancorar as bactérias às superfícies do biosensor. Contudo, embora os anticorpos sejam muito pequenos (~10 nanômetro), na escala atômica e comparado com a camada átomo-fina de graphene, são realmente bastante grandes e volumosos. Quando as bactérias interagirem com os anticorpos, o graphene não pode detectar aquelas bactérias directamente porque os anticorpos em seu bloco de superfície o sinal; este efeito de obstrução do sinal é referido como a selecção de Debye.

Para superar a limitação da selecção de Debye, os pesquisadores decidiram pelo contrário monitorar as reacções químicas que estão sendo executadas pelas bactérias na presença de determinados produtos químicos, que adicionaram à gota de água minúscula. Os produtos químicos produzidos nas reacções são distante menores do que os anticorpos e podem deslizar entre eles facilmente e alcançar a superfície do graphene. Somente analisando as bactérias nas gotas minúsculas geradas com o microfluidics, as bactérias e seus produtos da reacção podem ser mantidos perto da superfície do graphene e a concentração dos produtos da reacção pode mesmo ser monitorada ao longo do tempo.

Nosso biosensor permite a detecção altamente sensível e quantitativa de bactérias que causam úlceras estomacais e cancro de estômago limitando sua reacção em um microvolume bem definido.”

Co-autor Kazuhiko universidade de Matsumoto, Osaka

O graphene que detecta a superfície pode aos sinais elétricos do feedback que variam segundo quanto do produto da reacção estam presente no microdroplet e como rapidamente ele está acumulando. Estes sinais elétricos podem ser usados para calcular o número de bactérias na gota. O graphene setup em uma estrutura do transistor de efeito (FET) de campo, o papel de que é aumentar dramàtica os sinais elétricos da detecção do graphene que detecta a superfície.

“Nosso biosensor é essencialmente um mini laboratório em um FET do graphene. Este sensor demonstra como os materiais bidimensionais tais como o graphene estão obtendo mais perto da aplicação em aplicações práticas médicas e dos cuidados médicos,” primeiro Takao que autor Ono diz.

Os resultados do estudo podem ser usados para criar um anfitrião inteiro destes biosensors “laboratório-em-um-graphene-FET” para detectar as várias bactérias diferentes. A detecção de concentrações minúsculas de bactérias podia ser conseguida em menos de 30 minutos; daqui, este trabalho representa a possibilidade de uns diagnósticos mais rápidos para as bactérias potencialmente nocivos no 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.