Des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Chicago ont utilisé avec succès le graphène, l'un des plus puissants, matériaux connus les plus minces - pour détecter le virus SARS-CoV-2 dans des expériences de laboratoire. Les chercheurs disent que la découverte pourrait être une percée dans la détection des coronavirus, avec des applications potentielles dans la lutte contre le COVID-19 et ses variantes.

Dans les expériences, les chercheurs ont combiné des feuilles de graphène, qui sont plus de 1, 000 fois plus fin qu'un timbre-poste, avec un anticorps conçu pour cibler la fameuse protéine de pointe sur le coronavirus. Ils ont ensuite mesuré les vibrations au niveau atomique de ces feuilles de graphène lorsqu'elles sont exposées à des échantillons COVID-positifs et COVID-négatifs dans de la salive artificielle. Ces feuilles ont également été testées en présence d'autres coronavirus, comme le syndrome respiratoire du Moyen-Orient, ou MERS-CoV.

Les chercheurs de l'UIC ont découvert que les vibrations de la feuille de graphène couplée à des anticorps changeaient lorsqu'elles étaient traitées avec un échantillon positif au COVID, mais pas lorsqu'il est traité avec un échantillon COVID-négatif ou avec d'autres coronavirus. Changements vibratoires, mesuré avec un appareil appelé spectromètre Raman, étaient évidents en moins de cinq minutes.

Leurs conclusions sont publiées aujourd'hui dans la revue ACS Nano .

« Nous développons des capteurs en graphène depuis de nombreuses années. Dans le passé, nous avons construit des détecteurs pour les cellules cancéreuses et la SLA. Il est difficile d'imaginer une application plus urgente que pour aider à endiguer la propagation de la pandémie actuelle, " a déclaré Vikas Berry, professeur et directeur du génie chimique à l'UIC College of Engineering et auteur principal de l'article. « Il existe un besoin évident dans la société de meilleurs moyens de détecter rapidement et avec précision le COVID et ses variantes, et cette recherche a le potentiel de faire une réelle différence. Le capteur modifié est très sensible et sélectif pour COVID, et c'est rapide et pas cher."

"Ce projet a été une réponse étonnamment nouvelle au besoin et à la demande de détection de virus, rapidement et avec précision, " a déclaré le co-auteur de l'étude Garrett Lindemann, un chercheur avec Carbon Advanced Materials and Products, ou CAMP. "Le développement de cette technologie en tant que dispositif de test clinique présente de nombreux avantages par rapport aux tests actuellement déployés et utilisés."

Berry dit que le graphène a des propriétés uniques qui le rendent très polyvalent, rendant possible ce type de capteur.

Le graphène est un matériau d'un seul atome d'épaisseur composé de carbone. Les atomes de carbone sont liés par des liaisons chimiques dont l'élasticité et le mouvement peuvent produire des vibrations résonantes, également connu sous le nom de phonons, qui peut être mesuré très précisément. Lorsqu'une molécule comme une molécule SARS-CoV-2 interagit avec le graphène, il modifie ces vibrations résonantes d'une manière très spécifique et quantifiable.

"Le graphène n'a qu'un atome d'épaisseur, donc une molécule à sa surface est relativement énorme et peut produire un changement spécifique dans son énergie électronique, " dit Berry. " Dans cette expérience, nous avons modifié le graphène avec un anticorps et, en substance, calibré pour réagir uniquement avec la protéine de pointe SARS-CoV-2. En utilisant cette méthode, Le graphène pourrait également être utilisé pour détecter des variantes de COVID-19. »

Les chercheurs affirment que les applications potentielles d'un capteur de niveau atomique en graphène - de la détection du COVID à la SLA en passant par le cancer - continuent de se développer.