Nu de pandemie van COVID-19 zich op zo'n grote schaal verspreidt, is vroege en nauwkeurige detectie van infecties behoorlijk belangrijk geworden. Onlangs hebben onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Reliability and Micro-integratie IZM samen met de partners in de industrie en de gezondheidszorg een sensorplatform op basis van grafeenoxide ontwikkeld voor het detecteren van acute infecties zoals sepsis of de antistoffen tegen coronavirus in slechts enkele minuten.
Het team heeft de afgelopen twee jaar aan het project Graph-POC gewerkt om de moeilijkheden bij de diagnose van infecties aan te pakken. De onderzoekers richten zich er nu op om het nuttig te maken bij het opsporen van vroege infecties veroorzaakt door het COVID-19-virus, om zo de wijze van verspreiding van de infectie op te sporen.
Als er een infectie optreedt, vormt het menselijk lichaam als reactie biomarkers (eiwitten of moleculen). Moleculen die op het oppervlak van de op grafeen gebaseerde sensor zijn geplaatst, kunnen deze biomarkers helpen detecteren. Het optreden van infectie kan worden bepaald door differentiële metingen van de concentratie van de biomarkers. Het grafeenoxide is niet alleen biocompatibel en elektrisch geleidend, maar ook zeer betrouwbaar voor het opsporen van infecties.
Tot nu toe werd grafeenoxide in zijn oorspronkelijke vorm (2D-monolaag) alleen in de micro-elektronica gebruikt. Het Fraunhofer IZM-team gebruikt het nu in een 3D-structuur in de vorm van vlokken om het meetoppervlak te verbeteren en de nauwkeurigheid van metingen te waarborgen. Bovendien maakt dit de weg vrij voor verdere toepassingen, zoals het detecteren van schadelijke gassen zoals aceton of koolmonoxide bij omgevingstemperatuur.
Het proces is vrij eenvoudig! Het enige dat nodig is, is een enkele druppel bloed / speeksel om een nauwkeurige analyse uit te voeren. Enkele minuten nadat de druppel op het oppervlak van de sensor is aangebracht, wordt het testresultaat als elektrische signalen naar de huisarts gestuurd. Vervanging van het langdurige bloedonderzoek in het laboratorium duurt ongeveer 15 minuten, waardoor het giswerk en de fout bij de diagnose worden geëlimineerd, waardoor de arts de geschikte behandeling of geschikte antibiotica kan voorschrijven. Bovendien kan de test worden geconfigureerd om antilichamen te identificeren die bestaan, zelfs nadat een patiënt is hersteld van een infectie.
Bovendien werkt het team aan een andere uitdaging: het opschalen van het productieproces om massaproductie mogelijk te maken. Ze proberen de grafeenoxidecoating op waferniveau te gebruiken om ervoor te zorgen dat honderden chips tegelijkertijd kunnen worden verwerkt. Het oorspronkelijke project om infecties op te sporen, zou tot het voorjaar van 2021 moeten werken, maar de onderzoekers voorspellen dat de sensor nog een jaar niet kan worden geverifieerd op het coronavirus.