Толщиной в атом: графен использовали в создании чипа для биосенсоров

Исследователи разработали тестовый чип с использованием графена, листового материала толщиной в один атом углерода. Чип имеет батутную структуру с узким зазором до 1 микрометра, образованную под одноатомной пленкой графена, и может специфически улавливать биомаркеры — белки, содержащийся в жидкостях организма, таких как кровь, моча или слюна, которые выделяются при различных заболеваниях. Об этом сообщает Nanoscale Advances.

Биомаркер, адсорбированный графеном, генерирует силу, которая деформирует графен в форму купола. Таким образом, группе удалось обнаружить величину деформации как изменение цвета, используя интерференционные свойства света.

Измерительное устройство для простого и быстрого обследования заболевания чрезвычайно важно для точной диагностики, проверки терапевтических эффектов и исследования рецидивов и метастазирования. Если болезни можно исследовать с использованием очень небольшого количества жидкостей организма, таких как кровь или моча, физическое состояние можно просто, быстро и дешево контролировать.

Также была исследована методика определения наличия или отсутствия заболевания путем специфического улавливания биомаркера на гибко деформируемой тонкой пленке, сформированной с использованием методов микрообработки полупроводников. Исследовательская группа разработала сенсорную технику для обнаружения деформации пленки, вызванной, когда молекула маркера адсорбируется в виде изменений цвета. Когда толщина пленки для адсорбции биомаркера уменьшается, чувствительность этого чувствительного элемента может быть увеличена.

Биологический робот: ученые подключили спинной мозг крысы к искусственным мышцам

В предыдущем исследовании, в котором использовался суспендированный графен в форме мостика, однако, измерялись изменения во время физической адсорбции молекулы в суспендированный графен, и было сложно конкретно определить молекулу, подлежащую измерению. Что касается причины этого, считается, что поскольку модификация с использованием антител для распознавания и специфического связывания молекул обычно проводится в растворе, суспендированная структура графена была разрушена во время обработки раствором.

Исследовательская группа, таким образом, создала батутную структуру, в которой неровности субстрата были покрыты графеновым листом в виде суспендированной структуры графена, которая могла противостоять обработке раствором и была способна модифицировать графен молекулой антитела. Поверхность графена была функционализирована молекулой антитела для обеспечения способности распознавать молекулу, и был получен сверхчувствительный биосенсор, который может специфически обнаруживать биомаркер.

Удивительное сходство: как бактерии могут помочь в изучении мозга (Видео)

Метод обнаружения света, уникальный для исследовательской группы, использовался в качестве метода обнаружения биомаркера, связанного с поверхностью графена. В зазоре менее 1 микрометра между подвешенным графеном и полупроводниковой подложкой цвет изменяется в зависимости от длины зазора под воздействием света. Используя этот эффект, появление молекулы, адсорбированной на суспендированном графене в исследуемом растворе, было выявлено по изменению цвета.

Согласно методике биосенсинга, разработанной на этот раз, ожидается, что чувствительность на единицу площади будет улучшена в 2000 раз по сравнению с обычными датчиками.

Парадоксальное решение: пластиковые бутылки спасут от устойчивости к антибиотикам

В дополнение к анализам крови, исследовательская группа также исследовала химический сенсор для обнаружения запахов и химических веществ и считает, что сенсор может быть применен к новому компактному сенсорному устройству, вносящему вклад в общество IoT. Датчик можно применять для обнаружения различных биомаркеров, а также для обнаружения вирусов путем изменения молекул зонда, модифицирующих поверхность графена.