Os biossensores são usados ??atualmente na área da saúde para monitorar a glicemia; no entanto, eles também têm o potencial para detectar bactérias. Pesquisadores da Universidade de Osaka inventaram um novo biossensor usando grafeno – um material que consiste em uma camada de carbono de um átomo de espessura – para detectar bactérias como as que atacam o revestimento do estômago e que foram associadas ao câncer de estômago. Quando as bactérias interagem com o biossensor, são desencadeadas reações químicas que são detectadas pelo grafeno. Para permitir a detecção dos produtos de reação química, os pesquisadores usaram microfluídica para conter as bactérias em gotículas extremamente pequenas próximas à superfície do sensor.
Para que as bactérias se mantivessem, os pesquisadores cobriram o grafeno com anticorpos, uma forma comum de ancorar as bactérias às superfícies dos biossensores. No entanto, embora os anticorpos sejam muito pequenos (~ 10 nm), em escala atômica e comparados com a camada fina de átomo de grafeno, eles são realmente muito grandes e volumosos. Enquanto as bactérias interagem com os anticorpos, o grafeno não consegue detectar essas bactérias diretamente, pois os anticorpos em sua superfície bloqueiam o sinal; este efeito de bloqueio de sinal é referido como rastreio de Debye.
Para superar a limitação da triagem da Debye, os pesquisadores decidiram monitorar reações químicas sendo realizadas pelas bactérias na presença de certas substâncias químicas, que adicionaram à minúscula gotícula de água. Os produtos químicos produzidos nas reações são muito menores que os anticorpos e podem deslizar facilmente entre eles e atingir a superfície do grafeno. Ao analisar apenas as bactérias em minúsculas gotículas geradas através de microfluídica, as bactérias e seus produtos de reação podem ser mantidos próximos à superfície do grafeno e a concentração dos produtos da reação pode ser monitorada ao longo do tempo.
“Nosso biossensor permite a detecção altamente sensível e quantitativa de bactérias que causam úlceras de estômago e câncer de estômago, limitando sua reação em um microvolume bem definido”, disse o coautor do estudo, Kazuhiko Matsumoto.
A superfície sensora do grafeno é capaz de fazer um feedback dos sinais elétricos que variam dependendo de quanto do produto da reação está presente no microgotocolo e com que rapidez ele está se acumulando. Esses sinais elétricos podem ser usados para calcular o número de bactérias na gotícula. O grafeno é configurado em uma estrutura de transistor de efeito de campo (FET), cujo papel é aumentar drasticamente os sinais de detecção elétrica da superfície de detecção do grafeno.
“Nosso biossensor é essencialmente um mini laboratório em um FET de grafeno. Este sensor demonstra como materiais bidimensionais como o grafeno estão cada vez mais próximos de serem aplicados em aplicações práticas médicas e de saúde”, diz o primeiro autor Takao Ono.
Os resultados do estudo podem ser usados para criar um conjunto completo desses biossensores lab-on-a-graphene-FET para detectar várias bactérias diferentes. A detecção de pequenas concentrações de bactérias pode ser obtida em menos de 30 minutos; Portanto, este trabalho representa a possibilidade de diagnósticos mais rápidos para bactérias potencialmente prejudiciais no futuro.
Publicado em 22/06/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-06-graphene-tiny-droplets-stomach-cancer-bacteria.html
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