Que ne peut pas faire le graphène ? Vous pouvez rayer "détecter le cancer" de cette liste.

En interfaçant des cellules cérébrales avec du graphène, des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Chicago ont montré qu'ils pouvaient différencier une seule cellule cancéreuse hyperactive d'une cellule normale, ouvrant la voie à l'élaboration d'une méthode simple, outil non invasif pour le diagnostic précoce du cancer.

"Ce système de graphène est capable de détecter le niveau d'activité d'une cellule interfacée, " dit Vikas Berry, professeur agrégé et responsable du génie chimique à l'UIC, qui a dirigé la recherche avec Ankit Mehta, professeur assistant de neurochirurgie clinique à l'UIC College of Medicine.

"Le graphène est le matériau le plus fin connu et est très sensible à tout ce qui se passe à sa surface, " a déclaré Berry. Le nanomatériau est composé d'une seule couche d'atomes de carbone liés dans un motif hexagonal en fil de fer, et tous les atomes partagent un nuage d'électrons se déplaçant librement à la surface.

"L'interface de la cellule avec le graphène réorganise la distribution des charges dans le graphène, qui modifie l'énergie de vibration atomique détectée par spectroscopie Raman, " Berry a dit, se référant à une puissante technique de bourreau de travail qui est couramment utilisée pour étudier le graphène.

L'énergie de vibration atomique dans le réseau cristallin du graphène diffère selon qu'il est en contact avec une cellule cancéreuse ou une cellule normale, Berry a dit, car l'hyperactivité de la cellule cancéreuse entraîne une charge négative plus élevée à sa surface et la libération de plus de protons.

"Le champ électrique autour de la cellule repousse les électrons dans le nuage d'électrons du graphène, " il a dit, qui modifie l'énergie de vibration des atomes de carbone. Le changement d'énergie vibratoire peut être localisé par cartographie Raman avec une résolution de 300 nanomètres, il a dit, permettant de caractériser l'activité d'une seule cellule.

L'étude, rapporté dans le journal Matériaux et interfaces appliqués ACS , examiné des cellules cérébrales humaines en culture, comparer les astrocytes normaux à leurs homologues cancéreux, le glioblastome multiforme, une tumeur cérébrale hautement maligne. La technique est maintenant étudiée dans un modèle murin de cancer, avec des résultats "très prometteurs, ", a déclaré Berry. Des expériences avec des biopsies de patients seraient plus avancées.

"Une fois qu'un patient subit une chirurgie d'une tumeur cérébrale, nous pourrions utiliser cette technique pour voir si la tumeur rechute, " dit Berry. " Pour cela, nous aurions besoin d'un échantillon de cellules que nous pourrions interfacer avec du graphène et voir si des cellules cancéreuses sont toujours présentes."

La même technique peut également fonctionner pour différencier d'autres types de cellules ou l'activité des cellules.

"Nous pourrons peut-être l'utiliser avec des bactéries pour voir rapidement si la souche est Gram-positive ou Gram-négative, " Berry a déclaré. "Nous pouvons être en mesure de l'utiliser pour détecter les cellules drépanocytaires."

Plus tôt cette année, Berry et d'autres collègues ont introduit des ondulations à l'échelle nanométrique dans le graphène, l'amenant à conduire différemment dans des directions perpendiculaires, utile pour l'électronique. Ils ont ridé le graphène en le drapant sur une chaîne de bactéries en forme de bâtonnets, puis rétrécir sous vide les germes.

"Nous avons pris le travail précédent et l'avons en quelque sorte retourné, " dit Berry. " Au lieu de déposer du graphène sur des cellules, nous avons posé des cellules sur du graphène et étudié les vibrations atomiques du graphène."