Un biocapteur ultrasensible fabriqué à partir du matériau miracle graphène a été utilisé pour détecter des molécules qui indiquent un risque accru de développer un cancer.

Il a été démontré que le biocapteur est plus de cinq fois plus sensible que les tests de bioessai actuellement utilisés, et a été en mesure de fournir des résultats en quelques minutes, ouvrant la possibilité d'un rapide, outil de diagnostic au point de service pour les patients.

Le biocapteur a été présenté aujourd'hui, 19 septembre, dans la revue IOP Publishing Matériaux 2D .

Pour développer un biocapteur viable, les chercheurs, de l'Université de Swansea, a dû créer des dispositifs de graphène à motifs en utilisant une grande surface de substrat, ce qui n'était pas possible avec la technique d'exfoliation traditionnelle où des couches de graphène sont extraites du graphite.

Au lieu, ils ont fait pousser du graphène sur un substrat de carbure de silicium à des températures extrêmement élevées et à basse pression pour former la base du biocapteur. Les chercheurs ont ensuite modelé des dispositifs au graphène, en utilisant des techniques de traitement des semi-conducteurs, avant d'attacher un certain nombre de molécules de biorécepteurs aux dispositifs de graphène. Ces récepteurs étaient capables de se lier à, ou cible, une molécule spécifique présente dans le sang, salive ou urine.

La molécule, 8-hydroxydésoxyguanosine (8-OHdG), est produit lorsque l'ADN est endommagé et, à des niveaux élevés, a été associée à un risque accru de développer plusieurs cancers. Cependant, Le 8-OHdG est généralement présent à de très faibles concentrations dans l'urine, est donc très difficile à détecter à l'aide des tests de détection conventionnels, connu sous le nom de dosages immuno-enzymatiques (ELISA).

Dans leur étude, les chercheurs ont utilisé la spectroscopie photoélectronique à rayons X et la spectroscopie Raman pour confirmer que les molécules de biorécepteur s'étaient attachées au biocapteur de graphène une fois fabriqué, puis exposé le biocapteur à une gamme de concentrations de 8-OHdG.

Lorsque 8-OHdG attaché aux molécules de biorécepteur sur le capteur, il y avait une différence notable dans la résistance du canal de graphène, que les chercheurs ont pu enregistrer.

Les résultats ont montré que le capteur de graphène était capable de détecter des concentrations de 8-OHdG aussi faibles que 0,1 ng mL-1, qui est presque cinq fois plus sensible que les ELISA. Le biocapteur au graphène était également considérablement plus rapide pour détecter les molécules cibles, terminer l'analyse en quelques minutes.

Avancer, les chercheurs mettent en évidence le potentiel du biocapteur pour diagnostiquer et surveiller toute une gamme de maladies car il est assez simple de substituer les molécules réceptrices spécifiques à la surface du graphène.

Le co-auteur de l'étude, le Dr Owen Guy, a déclaré :"Le graphène a de superbes propriétés de transport électronique et a un rapport surface/volume intrinsèquement élevé, qui en font un matériau idéal pour la fabrication de biocapteurs.

Maintenant que nous avons créé le premier biocapteur de preuve de concept utilisant du graphène épitaxié, nous chercherons à étudier une gamme de différents biomarqueurs associés à différentes maladies et conditions, ainsi que la détection d'un certain nombre de biomarqueurs différents sur la même puce."