Search the Community

Nie kończą się nowe pomysły i koncepcje na zastosowanie grafenu - pojedynczej warstwy atomów węgla - w nanotechnologii. Do listy jego wielu atrakcyjnych cech trzeba dodać jeszcze jedną: dobrze współpracuje z DNA. Stworzenie nowych bioczujników, pozwalających na szybkie i bezbłędne identyfikowanie przyczyn chorób, to zajęcie wielu naukowców i laboratoriów na świecie. Narodowe Laboratorium Północno-Zachodniego Pacyfiku, należące do Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych oraz Uniwersytet Princeton osiągnęły w tej dziedzinie wymierny sukces, łącząc grafen z ludzkim DNA. Podczas badań okazało się, że pojedyncza spirala DNA silnie i trwale łączy się z powłoką grafenową. To podsunęło myśl do sporządzenia czujnika, wykrywającego konkretne DNA w badanych próbkach. Pojedyncza spirala DNA z genu poszukiwanego czynnika chorobotwórczego jest umieszczana na powierzchni grafenu. Ponieważ naturalnym stanem cząstek DNA jest podwójna spirala, oddzielona nitka „poszukuje" odpowiadającej sobie pary. Zatem kiedy taki czujnik zanurzymy w krwi, lub innym płynie ustrojowym, umocowana na grafenie pojedyncza nić DNA będzie działać jak bardzo wybiórczy haczyk, łapiący swój odpowiednik. Jeśli poszukiwany czynnik „złapie przynętę" i przyczepi się do czujnika, ten generuje sygnał, który można zarejestrować. Sprawdzono, jaka jest czułość i wybiórczość projektowanego bioczujnika. Podczas prób z dołączanymi do wolno pływających nici DNA fluorescencyjnymi molekułami wykazano, że „łapanie" dokładnie poszukiwanych fragmentów jest dwukrotnie silniejsze niż łapanie fragmentów jedynie podobnych, które mogłyby fałszować wyniki. Zbadano też trwałość takiego czujnika - i tu dokonano kolejnego rewelacyjnego odkrycia. Okazało się, że grafen stanowi doskonałą ochronę nici DNA. Podczas prób z DNAzą - enzymem trawiącym DNA - okazało się, że podczas gdy wolno pływające nici są rozkładane natychmiast, nici DNA przytwierdzone do grafenowej powierzchni unikają zniszczenia przez 60 minut. Prostota działania i wykonania, oraz wysoka trwałość i skuteczność mogą sprawić, że rozpowszechnienie się tego typu czujników stanie się przełomem w diagnostyce medycznej. Nie koniec to jednak planów zespołu badawczego związanych z odkrytymi właściwościami grafenu. Skoro grafen tak dobrze współdziała z DNA, chcą poszukać sposobu na jej wykorzystanie do dostarczania leków bezpośrednio do chorych komórek, a może nawet wykorzystanie jej w terapii genowej.

Już wkrótce diagnozowanie wielu chorób może stać się tak proste i szybkie jak przeprowadzenie testu ciążowego. Naukowcy z University of Leeds opracowali bioczujnik, który wykorzystuje przeciwciała do wykrywania biomarkerów charakterystycznych dla różnych schorzeń. Dotychczas przeprowadzone próby wykazały, że nowy test jest w stanie zdiagnozować raka jajników, prostaty, udar, stwardnienie rozsiane, choroby serca i infekcje grzybami. Uczeni sądzą również, że uda się wykrywać gruźlicę i HIV. Nowa technologia powstała w ramach europejskiego programu ELISHA. Jednym z jego koordynatorów jest doktor Paul Millner z University of Leeds. Stwierdził on: Sądzimy, że będzie to nowa generacja testów. Każde badanie możemy teraz przeprowadzić szybciej, taniej i łatwiej niż pozwalają na to obecnie stosowane metody. Obecnie do wykrywania wielu chorób używa się testu ELISA (Enzyme Linked Immunosorbant Assay), który został opracowany w latach 70. ubiegłego wieku. Test trwa około 2 godzin, jest drogi i może być przeprowadzany tylko przez specjalistę. Tymczasem technologia stworzona w Leeds umożliwia poznanie wyników testu już w ciągu kwadransa, a do jego przeprowadzenia wykorzystywane jest urządzenie wielkości telefonu komórkowego, w którym można zmieścić różne czujniki, w zależności od testowanych chorób. Opracowaliśmy prosty instrument, który pozwala na łatwe i zrozumiałe użycie bioczujników. To coś podobnego do powszechnie stosowanych glukometrów - zapewnia Millner.