p Usando uma única folha de grafeno com a espessura de um átomo para rastrear os sinais eletrônicos inerentes às estruturas biológicas, uma equipe liderada por pesquisadores do Boston College desenvolveu uma plataforma para identificar seletivamente cepas de bactérias mortais, um avanço que poderia levar a um direcionamento mais preciso de infecções com antibióticos apropriados, a equipe relatou no jornal Biossensores e bioeletrônica . p O protótipo demonstra a primeira seletiva, rápido, e detecção elétrica barata das espécies bacterianas patogênicas Staphylococcus aureus e Acinetobacter baumannii resistente a antibióticos em uma única plataforma, disse o professor de física do Boston College, Kenneth Burch, um co-autor principal do artigo.

p O rápido aumento de bactérias patogênicas resistentes a antibióticos tornou-se uma ameaça global, em grande parte devido ao excesso de prescrição de antibióticos. Isso se deve em grande parte à falta de rapidez, barato, escalável, e diagnósticos precisos, de acordo com o co-autor e professor associado de biologia do Boston College, Tim van Opijnen.

p Particularmente crucial é identificar a espécie bacteriana e se ela é resistente a antibióticos, e fazê-lo em uma plataforma que possa ser facilmente operada na maioria dos pontos de atendimento. Atualmente, esses diagnósticos são relativamente lentos - levando de horas a dias - exigem ampla experiência, e equipamentos muito caros.

p Os pesquisadores do BC, trabalhando com colegas da Boston University, desenvolveu um sensor, conhecido como um transistor de efeito de campo de grafeno (G-FET), que pode superar as deficiências críticas dos esforços de detecção anteriores, uma vez que é uma plataforma altamente escalável que emprega peptídeos, cadeias de vários aminoácidos ligados, que são agentes químicos baratos e fáceis de usar, de acordo com o co-autor e BC Professor de Química Jianmin Gao.

p A equipe começou a mostrar que poderia construir um dispositivo que pode "detectar rapidamente a presença de cepas e espécies bacterianas específicas, explorando a grande quantidade de carga elétrica em sua superfície e a capacidade de capturá-los com peptídeos sintéticos de nosso próprio projeto, "disse Burch.

p A iniciativa foi baseada na pesquisa anterior de van Opijnen e Gao, que encontraram anteriormente os peptídeos altamente seletivos, mas naquela época eram necessários microscópios de fluorescência caros para sua detecção. Além de Burch, Gao, e van Opijnen, os co-autores principais do artigo incluíram o professor assistente de química da Universidade de Boston, Xi Ling.

p A equipe modificou os peptídeos existentes para permitir que eles se ligassem ao grafeno, uma única camada atômica de carbono. Os peptídeos foram projetados para se ligarem a bactérias específicas, rejeitando todos os outros. Em essência, o G-FET é capaz de monitorar a carga elétrica no grafeno, ao mesmo tempo que o expõe a vários agentes biológicos.

p Devido à seletividade dos peptídeos, os pesquisadores foram capazes de identificar sua ligação com a cepa bacteriana desejada, a equipe relatou no artigo "Dielectroforese assistida rápida, detecção seletiva e de célula única de bactérias resistentes a antibióticos com G-FETs. "Monitorando eletricamente a resistência e, em última análise, carregar no dispositivo, a presença de bactérias ligadas ao grafeno pode ser resolvida, mesmo para apenas uma única célula.

p Para permitir maior velocidade e alta sensibilidade, um campo elétrico foi colocado no líquido para conduzir as bactérias ao dispositivo, explorando novamente a carga sobre as bactérias, a equipe relatou. Este processo, conhecido como dieletrocforese, nunca tinha sido aplicado a sensores baseados em grafeno e poderia potencialmente abrir a porta para melhorar drasticamente os esforços nesse campo para empregar grafeno para biossensor, a equipe relatou.

p “Ficamos surpresos com o quão bem as bactérias foram eletricamente guiadas para os dispositivos, "disse Burch." Achamos que isso reduziria um pouco o tempo e a concentração necessários. Em vez de, funcionou tão bem que o campo elétrico foi capaz de reduzir a concentração necessária de bactérias por um fator de 1000, e reduza o tempo de detecção para cinco minutos. "