p Usando um laser para gravar padrões em uma folha de polímero, Os pesquisadores da KAUST criaram eletrodos de grafeno que atuam como biossensores eficazes. p O grafeno é uma folha de carbono, apenas um átomo de espessura, isso é forte, flexível e altamente condutivo. Certas moléculas podem desencadear uma resposta elétrica quando interagem com o grafeno, tornando-o potencialmente útil como um sensor eletroquímico. Uma maneira de aumentar sua sensibilidade é criar um grande, área de superfície acessível de grafeno revestindo-o dentro de materiais tridimensionais porosos. Contudo, isso geralmente requer técnicas caras de fabricação ou envolve aglutinantes químicos que interferem na detecção. Apesar dessas etapas, folhas de grafeno costumam agregar, reduzindo sua área de superfície total.

p O professor de Ciência e Engenharia de Materiais Husam Alshareef e colegas da Universidade desenvolveram uma abordagem alternativa usando uma técnica chamada escrita a laser. Esta técnica aquece localmente partes de um polímero de poliimida flexível a 2500 graus Celsius ou mais para formar padrões carbonizados de manchas na superfície que atuam como eletrodos.

p Essas manchas pretas têm cerca de 33 micrômetros de espessura, e sua natureza altamente porosa permite que as moléculas permeiem o material. Dentro dos patches, as folhas de grafeno têm bordas expostas que são muito eficazes na troca de elétrons com outras moléculas. "Eletrodos à base de grafeno com mais locais no plano da borda são efetivamente melhores do que aqueles que dependem de locais de carbono ou carbono-oxigênio no plano do material, "disse o pós-doutorando no grupo Pranati Nayak de Alshareef, quem conduziu o estudo.

p Os pesquisadores adicionaram catalisadores de nanopartículas de platina a um dos eletrodos para acelerar as reações eletroquímicas com outras moléculas. Em experimentos com duas moléculas de teste diferentes, este eletrodo podia trocar elétrons centenas de vezes mais rápido do que outros eletrodos à base de carbono e não apresentou perda de desempenho em 20 ciclos de teste.

p A equipe usou este eletrodo à base de grafeno para construir um sensor (veja a imagem) para três moléculas biologicamente importantes:ácido ascórbico, dopamina e ácido úrico. Quando as moléculas atingem a superfície do eletrodo, eles liberam elétrons, gerando uma corrente proporcional à sua concentração. Crucialmente, a resposta eletroquímica de cada molécula foi vista em uma voltagem diferente, o que significa que o dispositivo pode medir suas concentrações simultaneamente e sem interferência.

p O eletrodo detectou com precisão concentrações muito pequenas (micromolares) das moléculas, batendo vários eletrodos rivais na sensibilidade e nos limites inferiores de detecção. Os pesquisadores agora esperam adicionar vestígios de outros átomos, como nitrogênio, ao grafeno para melhorar seu desempenho de detecção e aumentar os eletrodos com aptâmeros, fitas curtas de DNA, RNA ou peptídeos que se ligam a moléculas alvo específicas, para criar novos biossensores.