Mit Graphen und winzigen Tröpfchen zu erkennen, Magen-Krebs-verursachenden Bakterien
Biosensoren sind derzeit im Gesundheitswesen zu überwachen Blutzucker; aber Sie haben auch das potential zu erkennen Bakterien. Forscher an der Universität von Osaka erfunden haben, eine neue biosensor mit Graphen — ein material, das aus einer nur ein atom Dicke Schicht aus Kohlenstoff-zu erkennen Bakterien wie diejenigen, die Sie angreifen, der Magen-Futter und wurden mit Magen-Krebs. Wenn die Bakterien interagieren mit der biosensorik, Chemische Reaktionen ausgelöst werden, die erkannt werden, die durch den Graphen. Zum aktivieren der Erkennung der chemischen Reaktionsprodukte, die Forscher verwendet microfluidics, enthalten die Bakterien in extrem kleinen Tröpfchen in der Nähe der sensor-Oberfläche.
Um die Bakterien zu kleben, die Forscher überzogen die Graphen mit Antikörpern, einen gemeinsamen Weg bei der Verankerung Bakterien biosensor-Oberflächen. Jedoch, obwohl die Antikörper sind sehr klein (~10 nm), auf der atomaren Skala und im Vergleich mit den atom-dünne Schicht von Graphen, Sie sind eigentlich ziemlich groß und sperrig. Während die Bakterien interagieren mit den Antikörpern, die Graphen nicht erkennen kann, diese Bakterien direkt, wie die Antikörper auf Ihrer Oberfläche das signal blockieren; dieses signal blocking-Effekt bezeichnet wird als Debye-Abschirmung.
Zur überwindung der Debye-Abschirmung Einschränkung, die Forscher stattdessen beschlossen, zur Kontrolle von chemischen Reaktionen ausgeführt wird, indem die Bakterien in der Gegenwart von bestimmten Chemikalien, die Sie Hinzugefügt, um die winzigen Wasser-Tröpfchen. Die Chemikalien produziert, und die Reaktionen sind deutlich kleiner als Antikörper und können gleiten leicht zwischen Ihnen und erreichen die Graphen-Oberfläche. Nur durch die Analyse der Bakterien in den winzigen Tröpfchen, die durch die Mikrofluidik, die Bakterien und Ihre Reaktionsprodukte können gehalten werden in der Nähe der Graphen-Oberfläche und die Konzentration der Reaktionsprodukte kann auch überwacht werden, die im Laufe der Zeit.
„Unser biosensor ermöglicht eine sehr sensitive und quantitative Detektion von Bakterien, die zu Magengeschwüren und Magen-Krebs durch die Begrenzung der Reaktion in einer definierten microvolume,“ Studie co-Autor Kazuhiko Matsumoto sagt.
Die Graphen-sensing-Oberfläche ist in der Lage, feedback elektrische Signale variieren, je nachdem, wie viel von dem Reaktionsprodukt vorhanden ist, in die microdroplet und wie schnell es ansammeln. Diese elektrischen Signale können verwendet werden, um berechnen Sie die Anzahl der Bakterien in den Tropfen. Das Graphen-set-up in einem Feld-Effekt-transistor (FET) – Struktur, die Rolle, die drastisch erhöhen die elektrische Detektion von Signalen von der Graphen-sensing-Oberfläche.
„Unsere Bio-Sensor ist im wesentlichen ein mini-Labor auf einem Graphen-FET. Dieser sensor zeigt, wie zwei-dimensionale Materialien wie Graphen sind näher, das angewendet wird in der praktischen Medizin-und Gesundheits-Anwendungen,“ erste Autor Takao Ono sagt.
Die Ergebnisse der Studie können verwendet werden, um eine ganze Reihe dieser „lab-on-a-Graphen-FET“ Biosensoren zur Erkennung verschiedener Bakterien. Die Erkennung von winzigen Konzentrationen von Bakterien erzielt werden könnte, in weniger als 30 Minuten; daher ist diese Arbeit stellt die Möglichkeit schneller Diagnosen für potenziell schädliche Bakterien in der Zukunft.