Un team interdisciplinare di ricercatori dell'Università di Manchester ha sviluppato un nuovo sistema di test basato sul grafene per gli anticorpi correlati alla malattia, inizialmente mirando a una malattia renale chiamata nefropatia membranosa.

Il nuovo strumento, basata sul principio di una microbilancia a cristalli di quarzo (QCM) combinata con una bio-interfaccia a base di grafene, offre un prezzo economico, veloce, alternativa semplice e sensibile ai test anticorpali attualmente disponibili.

"La nostra ricerca ha il potenziale per rendere più ampiamente disponibili i test anticorpali per varie malattie, al punto di cura come le cliniche GP o le case di cura, piuttosto che solo in centri di prova specializzati, " ha detto il dottor Aravind Vijayaraghavan, dell'Università di Manchester, chi è il capo investigatore di questo progetto.

Il team di ricercatori collaborativi di tutta l'Università di Manchester, tra cui, il Dipartimento dei Materiali, Istituto Nazionale del Grafene e Facoltà di Biologia, Medicina e Salute hanno pubblicato oggi i risultati in due articoli ad accesso aperto su riviste Sensori ACS e Carbonio .

I ricercatori hanno prima studiato come le biomolecole, come proteine ​​e lipidi, adsorbire sulla superficie diversi tipi di materiali di grafene come l'ossido di grafene e l'ossido di grafene ridotto, che sono caratterizzati da diversi gradi di modificazione chimica del materiale grafene genitore.

Sulla base di questo studio, hanno sviluppato un metodo per formare uno strato a base di proteine ​​sul grafene, che possono poi essere funzionalizzati con molecole recettoriali specifiche per gli anticorpi. Questi recettori assicurano che solo l'anticorpo mirato si leghi alla superficie del grafene, e nient'altro.

Mentre questa bio-interfaccia al grafene veniva sviluppata utilizzando un sistema commerciale di microbilancia a cristalli di quarzo, gli autori si sono resi conto che, affinché diventasse un sistema di test anticorpali ampiamente accessibile, uno strumento di lettura alternativo era essenziale.

Secondo il dottor Daniel Melendrez, un ricercatore associato presso l'Università di Manchester, "Un sistema QCM commerciale può costare più di £ 50, 000 e non può essere ampiamente disponibile presso il punto di cura. Così, abbiamo sviluppato un sistema QCM personalizzato basato su una soluzione open-source, utilizzando tutte le parti stampate in 3D e i circuiti elettronici di nostra progettazione, che costa 100 volte meno del sistema commerciale. Utilizzando il nostro strumento economico e compatto, un tecnico sanitario può semplicemente posizionare una piccola goccia di campione da testare sul chip rivestito di grafene, e il risultato del test verrà visualizzato in appena 10 minuti."

Per di più, pur essendo un test semplice e veloce, questo sistema è anche quantitativo, il che significa che può misurare la concentrazione di anticorpi nel campione di un paziente. Queste informazioni possono essere utilizzate per determinare la gravità della malattia, da quanto tempo il paziente ha la malattia e se il paziente ha sviluppato un'immunità avendo contratto la malattia o essendo stato vaccinato.

Guardando avanti, il team di ricerca sta progettando di sviluppare il proprio test per un'ampia gamma di malattie autoimmuni, dove il sistema immunitario attacca i tessuti del corpo, Per esempio, celiachia. Il sistema potrebbe anche essere adattato per testare anticorpi contro proteine ​​estranee o infezioni virali, come il COVID-19. "A causa dell'economicità, veloce, natura semplice e sensibile del nostro test, riteniamo che sia l'ideale per l'implementazione su larga scala in risposta alle pandemie nel Regno Unito e altrove. In particolare, il sistema offrirebbe un impulso significativo alla capacità di test nei paesi a basso e medio reddito e in località remote, " dice il dottor Vijayaraghavan.