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Los investigadores inventan el biosensor graphene-basado para descubrir el estómago-cáncer el causar de bacterias

Los biosensores se utilizan actualmente en atención sanitaria para vigilar la glucosa en sangre; sin embargo, también tienen el potencial de descubrir bacterias. Los investigadores en la universidad de Osaka han inventado un nuevo biosensor usando graphene--un material que consiste en una capa uno-átomo-gruesa de carbono--para descubrir bacterias tales como los que atacan el guarnición del estómago y que se han conectado al cáncer de estómago. Cuando las bacterias obran recíprocamente con el biosensor, se accionan las reacciones químicas que son descubiertas por el graphene. Para habilitar la detección de los productos de la reacción química, los investigadores utilizaron microfluidics para contener las bacterias en gotitas extremadamente minúsculas cerca de la superficie del sensor.

Para conseguir las bacterias adherir, los investigadores revistieron el graphene con los anticuerpos, una manera común de anclar bacterias a las superficies del biosensor. Sin embargo, aunque los anticuerpos sean muy pequeños (~10 nanómetro), en la escala atómica y comparado con la capa átomo-fina de graphene, son real muy grandes y abultados. Mientras que las bacterias obran recíprocamente con los anticuerpos, el graphene no puede descubrir esas bacterias directamente pues los anticuerpos en su cuadra superficial la señal; este efecto que ciega de la señal se refiere como investigación de Debye.

Para vencer la limitación de la investigación de Debye, los investigadores en lugar de otro decidían vigilar las reacciones químicas que eran realizadas por las bacterias en presencia de ciertas substancias químicas, que agregaron a la gotita de agua minúscula. Las substancias químicas producidas en las reacciones son lejos más pequeñas que los anticuerpos y pueden deslizarse entre ellos fácilmente y alcanzar la superficie del graphene. Solamente analizando las bacterias en las gotitas minúsculas generadas con microfluidics, las bacterias y sus productos de la reacción pueden ser guardados cerca de la superficie del graphene y la concentración de los productos de la reacción se puede incluso vigilar en un cierto plazo.

Nuestro biosensor habilita la detección altamente sensible y cuantitativa de las bacterias que causan úlceras estomacales y el cáncer de estómago limitando su reacción en un microvolume bien definido.”

Co-autor Kazuhiko universidad de Matsumoto, Osaka

El graphene que detecta la superficie puede a las señales eléctricas de la reacción que varían dependiendo de cuánto del producto de la reacción está presente en el microdroplet y de cómo él está acumulando rápidamente. Estas señales eléctricas se pueden utilizar para calcular el número de bacterias en la gotita. El graphene se fija en una estructura del transistor de efecto (FET) de campo, el papel cuyo es aumentar dramáticamente las señales eléctricas de la detección del graphene que detecta la superficie.

“Nuestro biosensor es esencialmente un mini laboratorio en un FET del graphene. Este sensor demuestra cómo los materiales bidimensionales tales como graphene están consiguiendo más cercano a la aplicación en usos médicos y de la atención sanitaria prácticos, a” primer Takao autor que Ono dice.

Los resultados del estudio se pueden utilizar para crear un ordenador principal entero de estos biosensores “laboratorio-en-uno-graphene-FET” para descubrir diversas diversas bacterias. La detección de concentraciones minúsculas de bacterias se podía lograr en menos de 30 minutos; por lo tanto, este trabajo representa la posibilidad de diagnosis más rápidas para las bacterias potencialmente dañinas en 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.