Wraz z rozprzestrzenianiem się pandemii COVID-19 na tak dużą skalę wczesne i dokładne wykrywanie infekcji stało się dość ważne. Niedawno naukowcy z Instytutu Niezawodności i Mikrointegracji IZM im. Fraunhofera wraz z partnerami z przemysłu i opieki zdrowotnej opracowali w kilka minut platformę czujników opartą na tlenku grafenu do wykrywania ostrych infekcji, takich jak posocznica lub przeciwciała przeciwko koronawirusowi.
Zespół pracował nad projektem Graph-POC przez ostatnie dwa lata, aby zająć się trudnościami napotykanymi w diagnostyce infekcji. Naukowcy koncentrują się teraz na tym, aby pomóc w identyfikacji wczesnych infekcji wywołanych przez wirusa COVID-19, aby pomóc w próbach śledzenia sposobu rozprzestrzeniania się infekcji.
Kiedy dochodzi do infekcji, w odpowiedzi organizm ludzki tworzy biomarkery (białka lub cząsteczki). Cząsteczki umieszczone na powierzchni czujnika opartego na grafenie mogą pomóc wykryć te biomarkery. Występowanie infekcji można określić poprzez pomiary różnicowe stężenia biomarkerów. Tlenek grafenu jest nie tylko biokompatybilny i przewodzi prąd, ale jest wysoce niezawodny w wykrywaniu infekcji.
Do tej pory tlenek grafenu w swojej oryginalnej postaci (monowarstwie 2D) był stosowany tylko w mikroelektronice. Zespół Fraunhofer IZM wykorzystuje go teraz w strukturze 3D w postaci płatków, aby poprawić powierzchnię pomiarową i zapewnić dokładność pomiarów. Poza tym utoruje drogę do dalszych zastosowań, takich jak wykrywanie szkodliwych gazów, takich jak aceton lub tlenek węgla, w temperaturze otoczenia.
Proces jest dość prosty! Wystarczy jedna kropla krwi / śliny, aby przeprowadzić dokładną analizę. Po kilku minutach od nałożenia kropli na powierzchnię czujnika wynik testu jest przekazywany w postaci sygnałów elektrycznych do gabinetu lekarza rodzinnego. Zastąpienie przedłużającej się pracy krwi w laboratorium zajmuje około 15 minut, eliminując w ten sposób domysły i błędy poza diagnozą, umożliwiając lekarzowi przepisanie odpowiedniego leczenia lub odpowiednich antybiotyków. Ponadto test można skonfigurować tak, aby identyfikował przeciwciała, które istnieją nawet po wyzdrowieniu pacjenta z infekcji.
Ponadto zespół pracuje nad kolejnym wyzwaniem, jakim jest skalowanie procesu produkcyjnego w celu umożliwienia produkcji masowej. Starają się wykorzystać powłokę tlenku grafenu na poziomie wafli, aby zapewnić jednoczesną obróbkę setek wiórów. Pierwotny projekt identyfikacji infekcji miał działać do wiosny 2021 roku, ale naukowcy przewidują, że czujnika nie można zweryfikować pod kątem koronawirusa przez kolejny rok.