Pesquisador usa grafeno para isolamento e detecção de biomoléculas no mesmo tempo e na mesma posição

Um gradiente de pH estável é gerado entre um par de microeletrodos de grafeno enviesados. Moléculas (partículas vermelhas) são focadas em uma faixa estreita – o plano de foco – entre os microeletrodos na geração do gradiente de pH. As moléculas focadas são detectadas com alta sensibilidade pela pré-colocação de reconhecedores específicos (partículas verdes) no plano de focagem. Crédito:UMass Amherst

Nova pesquisa liderada pelo professor assistente Jinglei Ping, da Universidade de Massachusetts Amherst, superou um grande desafio para isolar e detectar moléculas ao mesmo tempo e no mesmo local em um microdispositivo. O trabalho, publicado recentemente na ACS Nano, demonstra um avanço importante no uso de grafeno para processamento e análise eletrocinética de bioamostras e pode permitir que dispositivos lab-on-a-chip se tornem menores e alcancem resultados mais rapidamente.
O processo de detecção de biomoléculas tem sido complicado e demorado. "Geralmente, primeiro temos que isolá-los em um meio complexo em um dispositivo e depois enviá-los para outro dispositivo ou outro ponto no mesmo dispositivo para detecção", diz Ping, que está no Departamento de Engenharia Mecânica e Industrial da Faculdade de Engenharia e é também afiliado ao Instituto de Ciências da Vida Aplicadas da universidade. "Agora podemos isolá-los e detectá-los no mesmo ponto de microescala em um dispositivo microfluídico ao mesmo tempo - ninguém jamais demonstrou isso antes."

Seu laboratório alcançou esse avanço usando grafeno, uma estrutura de favo de mel de um átomo de espessura de átomos de carbono, como microeletrodos em um dispositivo microfluídico.

“Descobrimos que, em comparação com os microeletrodos de metal inerte típicos, a estabilidade da eletrólise dos microeletrodos de grafeno é mais de 1.000 vezes melhorada, tornando-os ideais para análises eletrocinéticas de alto desempenho”, diz ele.

Além disso, Ping acrescentou, como o grafeno monocamada é transparente, “desenvolvemos uma estratégia microfluídica tridimensional multi-stream para detectar microscopicamente as moléculas isoladas e calibrar a detecção ao mesmo tempo de uma direção normal aos microeletrodos de grafeno”.

A nova abordagem desenvolvida no trabalho abre caminho para a criação de dispositivos lab-on-a-chip com eficiência máxima de tempo e tamanho, diz Ping. Além disso, a abordagem não se limita à análise de biomoléculas e pode potencialmente ser usada para separar, detectar e estimular microrganismos, como células e bactérias.

Os co-autores do artigo, "Focagem e detecção eletrocinética de alto desempenho habilitado para grafeno", são os alunos de Ping, Xiao Fan (primeiro autor) e Xiaoyu Zhang. + Explorar mais