O grafeno e o ouro estão a ser usados para fabricar biossensores ultrassensíveis. Estes componentes permitem detetar doenças no nível molecular com nível de eficiência quase perfeito.
Os biossensores com infusão de “grafeno + ouro” podem detetar o desequilíbrio que causa a doença de Alzheimer, a doença debilitante crónica e a BSE, comummente designada como doença das vacas loucas.
Biossensores usados para aumentar a qualidade de vida dos humanos
Num artigo publicado na revista Nature Nanotechnology, cientistas da Universidade de Minnesota explicaram como conseguiriam desenvolver biossensores ultrassensíveis capazes de sondar estruturas de proteínas. Estes microcomponentes são capazes de detetar distúrbios relacionados ao desdobramento de proteínas.
Tais distúrbios variam da doença de Alzheimer em humanos, à doença debilitante crónica e à encefalopatia espongiforme bovina (EEB), vulgarmente conhecida como doença das vacas loucas ou BSE.
Para detetar e tratar muitas doenças, precisamos identificar as moléculas de proteína em quantidades muito pequenas e entender a sua estrutura. Atualmente, há muitos desafios técnicos para este processo. Esperamos que o nosso dispositivo que usa exclusivamente grafeno no processo de fabrico forneça a pesquisa fundamental que pode ajudar a superar estes desafios.
Disse Sang-Hyun Oh, principal investigador do estudo, num comunicado à imprensa.
Ouro e grafeno são mais sensíveis para detetar doenças como o Alzheimer
O cientista explicou que o grafeno, uma forma de grafite de alta qualidade que “evolui” num material feito de uma única camada de átomos de carbono, já foi usado em biossensores. O problema é que a sua notável espessura de átomo simples não interage de maneira eficiente com a luz quando trespassada através dele. A absorção de luz e a conversão para campos elétricos locais são essenciais para detetar pequenas quantidades de moléculas ao diagnosticar doenças.
Segundo o cientista, investigações anteriores utilizando nanoestruturas de grafeno similares demonstraram apenas uma taxa de absorção de luz de menos de 10%.
Contudo, no seu novo estudo, os investigadores da UMN combinaram grafeno com fitas metálicas de tamanho nanométrico de ouro. Usando fita adesiva e uma técnica de nanofabricação de alta tecnologia chamada “template stripping”, e foram capazes de criar uma superfície de base ultraplana para o grafeno.
Desta forma, usaram a energia da luz para gerar um movimento de eletrões ou plasmons no grafeno.
Ao lançar luz sobre o dispositivo de camada de grafeno com um átomo de espessura, eles foram capazes de criar uma onda de plasma com uma eficiência sem precedentes a uma absorção de luz quase perfeita de 94% em ‘ondas de maré’ de campo elétrico. Quando inseriram moléculas de proteína entre as fitas de grafeno e metal, foram capazes de aproveitar a energia suficiente para ver as camadas únicas de moléculas de proteína.
Esclareceu o comunicado de imprensa da universidade.
De acordo com Sang-Hyun Oh, ele e a sua equipa ficaram surpresos com a taxa de absorção de luz, que correspondia quase perfeitamente às simulações de computador.
Os cientistas estão esperançosos que esta técnica melhorará grandemente os diferentes dispositivos usados para detetar distúrbios relacionados ao desdobramento de proteínas.