Ανίχνευση κορωνοϊού από τις ταλαντώσεις φύλλων γραφενίου

Μια απεικόνιση της διαδικασίας ανίχνευσης της πρωτεΐνης-ακίδας του νέου κορωνοϊού με βάση το γραφένιο που αναπτύχθηκε στο UIC. Με το λευκό ορθογώνιο παριστάνεται το υπόστρωμα του γραφενίου με το αντίσωμα SARS-CoV-2 (κίτρινο χρώμα). Όταν αυτός ο ανιχνευτής γραφενίου αλληλεπιδρά με την πρωτεΐνική ακίδα του ιού που βρίσκεται σε ένα θετικό δείγμα COVID, αλλάζει η συχνότητα ταλάντωσης του πλέγματος.

Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ιλινόι στο Σικάγο (UIC) χρησιμοποίησαν με επιτυχία γραφένιο, ένα από τα πιο ισχυρά και λεπτά υλικά στον κόσμο, για την ανίχνευση του SARS-CoV-2 στο εργαστήριο. Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η ανακάλυψη θα μπορούσε να είναι μια σημαντική ανακάλυψη στην ανίχνευση νέου κορωνοϊού και στον αγώνα κατά του COVID-19 και των μεταλλάξεών του.

Στα πειράματά τους οι ερευνητές συνδύασαν φύλλα γραφενίου, τα οποία είναι πάνω από 1000 φορές λεπτότερα από ένα γραμματόσημο, με ένα αντίσωμα σχεδιασμένο να στοχεύει την πασίγνωστη πλέον πρωτεΐνη-ακίδα του νέου κορωνοϊού. Στη συνέχεια μέτρησαν την ενέργεια των φωνονίων (τα κβάντα των μηχανικών ταλαντώσεων του κρυσταλλικού πλέγματος των φύλλων γραφενίου), όταν εκείνα εκτίθεντο σε θετικά και αρνητικά δείγματα του νέου κορωνοϊού από τεχνητό σάλιο. Η διαδικασία αυτή δοκιμάστηκε και σε άλλους κορωνοϊούς, όπως σ’ αυτόν που προκαλεί το σύνδρομο αναπνευστικό συνδρόμου Μέσης Ανατολής ή ιός MERS-CoV.

Οι ερευνητές του UIC διαπίστωσαν ότι οι δονήσεις των φύλλων γραφενίου που συζεύχθηκαν με αντισώματα άλλαξαν όταν εκτέθηκαν σε ένα δείγμα θετικό στον νέο κορωνοϊό. Δεν άλλαζαν όταν η έκθεση αφορούσε ένα δείγμα αρνητικό στον SARS-CoV-2 ή άλλους κορωνοϊόύς. Οι μεταβολές στις δονήσεις, μετρήθηκαν με μια συσκευή που ονομάζεται φασματόμετρο Raman. Η ανίχνευση του κορωνοϊού με την μέθοδο αυτή διαρκούσε λιγότερο από πέντε λεπτά. Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό ACS Nano με τίτλο «COVID-19 Spike Protein Induced Phononic Modification in Antibody-Coupled Graphene for Viral Detection Application»

«Αναπτύσσουμε αισθητήρες από γραφένιο εδώ και πολλά χρόνια. Στο παρελθόν έχουμε δημιουργήσει τέτοιους ανιχνευτές για καρκινικά κύτταρα αλλά και για την πλάγια μυοατροφική σκλήρυνση. Είναι δύσκολο να φανταστούμε μια πιο επείγουσα εφαρμογή του γραφενίου από το να συμβάλει στο να ελεγχθεί η εξάπλωση της τρέχουσας πανδημίας» ανέφερε ο Βίκας Μπέρι, καθηγητής και επικεφαλής του Τμήματος Χημικών Μηχανικών στο UIC και συγγραφέας της νέας μελέτης. Ο Μπέρι προσέθεσε ότι «υπάρχει σαφής ανάγκη στην κοινωνία για καλύτερες μεθόδους ταχείας και ακριβούς ανίχνευσης του νέου κορωνοϊού και των μεταλλάξεών του και αυτή η μελέτη έχει τη δυναμική να κάνει τη μεγάλη διαφορά. Ο τροποποιημένος αισθητήρας μας έχει μεγάλη ευαισθησία σε ό,τι αφορά την ανίχνευση του SARS–CoV-2, είναι γρήγορος και φθηνός». 

Σύμφωνα με τον Berry: το γραφένιο, το οποίο αποκαλείται «μαγικό» υλικό, διαθέτει μοναδικές ιδιότητες που του χαρίζουν μεγάλη «ευελιξία». Το γραφένιο είναι ένα υλικό που αποτελείται από άνθρακα με πάχος ενός ατόμου. Τα άτομα του άνθρακα συνδέονται με χημικούς δεσμούς των οποίων η ελαστικότητα και η κίνηση παράγουν ταλαντώσεις γνωστές ως φωνόνια, που μπορούν να μετρηθούν με μεγάλη ακρίβεια. Όταν ένα μόριο όπως ο ιός SARS-CoV-2 αλληλεπιδρά με το γραφένιο, αλλάζει τις συχνότητες συντονισμού του υλικού με έναν πολύ συγκεκριμένο και μετρήσιμο τρόπο. Επειδή το γραφένιο έχει πάχος μόλις ενός ατόμου, όταν βρεθεί στην επιφάνειά του ένα πολύ μεγαλύτερο μόριο μεταβάλλονται οι συχνότητες των ταλαντώσεών του. Στο πείραμα τροποποιήσαμε το γραφένιο με ένα αντίσωμα και ουσιαστικά το ‘ρυθμίσαμε’ ώστε να αντιδρά μόνο στην πρωτεΐνη-ακίδα του SARS–CoV-2. Με χρήση αυτής της μεθόδου, το γραφένιο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση των μεταλλαγμένων στελεχών του νέου κορωνοϊού.

Οι ερευνητές έχουν ήδη υποβάλει αίτηση για να κατοχυρώσουν με πατέντα τη μέθοδό τους.

πηγές: Τσώλη Θεοδώρα – Κορωνοϊός: «Μαγικό» υλικό προσφέρει ταχεία ανίχνευση‘Wonder material’ can be used to detect COVID-19 quickly



Κατηγορίες:ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ, ΙΑΤΡΙΚΗ, ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

Ετικέτες: ,

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Google

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σχολίων. Μάθετε πως επεξεργάζονται τα δεδομένα των σχολίων σας.

Αρέσει σε %d bloggers: