Было показано, что биосенсор более чем в пять раз более чувствителен, чем используемые в настоящее время биопробы, и может давать результаты за считанные минуты, открывая возможности быстрого диагностического инструмента по месту оказания помощи пациентам.Биосенсор был представлен сегодня, 19 сентября, в журнале IOP Publishing 2D Materials.Чтобы разработать жизнеспособный бионсенсор, исследователям из Университета Суонси пришлось создать узорчатые графеновые устройства с использованием большой площади подложки, что было невозможно при использовании традиционной техники расслоения, когда слои графена отделяются от графита.Вместо этого они выращивали графен на подложке из карбида кремния при чрезвычайно высоких температурах и низком давлении, чтобы сформировать основу биосенсора.
Затем исследователи создали рисунок для графеновых устройств, используя методы обработки полупроводников, прежде чем прикрепить ряд молекул биорецепторов к графеновым устройствам. Эти рецепторы были способны связываться или нацеливаться на конкретную молекулу, присутствующую в крови, слюне или моче.Молекула, 8-гидроксидезоксигуанозин (8-OHdG), вырабатывается при повреждении ДНК, и ее повышенные уровни связаны с повышенным риском развития нескольких видов рака. Однако 8-OHdG обычно присутствует в моче в очень низких концентрациях, поэтому его очень трудно обнаружить с помощью обычных анализов обнаружения, известных как иммуноферментные анализы (ELISA).
В своем исследовании исследователи использовали рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию и рамановскую спектроскопию, чтобы подтвердить, что молекулы биорецептора прикрепились к графеновому биосенсору после его изготовления, а затем подвергли биосенсор воздействию 8-OHdG в диапазоне концентраций.Когда 8-OHdG прикреплялся к молекулам биорецептора на сенсоре, наблюдалась заметная разница в сопротивлении графеновых каналов, которую исследователи смогли зафиксировать.
Результаты показали, что графеновый сенсор способен обнаруживать концентрации 8-OHdG до 0,1 нг / мл, что почти в пять раз более чувствительно по сравнению с ELISA. Графеновый биосенсор также значительно быстрее обнаруживал целевые молекулы, завершая анализ за считанные минуты.
Двигаясь вперед, исследователи подчеркивают потенциал биосенсора для диагностики и мониторинга целого ряда заболеваний, поскольку довольно просто заменить определенные молекулы рецептора на поверхности графена.Соавтор исследования доктор Оуэн Гай сказал: «Графен обладает превосходными электронными транспортными свойствами и имеет высокое отношение поверхности к объему, что делает его идеальным материалом для изготовления биосенсоров.Теперь, когда мы создали первый подтверждающий концепцию биосенсор с использованием эпитаксиального графена, мы постараемся изучить ряд различных биомаркеров, связанных с различными заболеваниями и состояниями, а также выявить ряд различных биомаркеров на одном чипе ».