Il grafene emerge come una nuova superficie versatile per assemblare membrane cellulari modello che imitano quelle del corpo umano, con potenziali applicazioni nei sensori per la comprensione dei processi biologici, rilevamento delle malattie e screening dei farmaci.

Scrivendo in Comunicazioni sulla natura , ricercatori dell'Università di Manchester guidati dal dottor Aravind Vijayaraghavan, e il dottor Michael Hirtz al Karlsruhe Institute of Technology (KIT), hanno dimostrato che le membrane possono essere "scritte" direttamente su una superficie di grafene utilizzando una tecnica nota come nanolitografia a immersione con penna lipidica (L-DPN).

Il corpo umano contiene 100 trilioni di cellule, ciascuno dei quali è avvolto in una membrana cellulare che è essenzialmente una membrana a doppio strato fosfolipidico. Queste membrane cellulari hanno una pletora di proteine, canali ionici e altre molecole in essi incorporate, ciascuno svolge funzioni vitali.

È essenziale, perciò, studiare e comprendere questi sistemi, consentendo così la loro applicazione in aree come il biorilevamento, biocatalisi e somministrazione di farmaci. Considerando che è difficile farlo studiando le cellule vive all'interno del corpo umano, scienziati hanno sviluppato membrane cellulari modello su superfici esterne al corpo, studiare i sistemi e i processi in condizioni più convenienti e accessibili.

Il team del dottor Vijayaraghavan a Manchester e i suoi collaboratori al KIT hanno dimostrato che il grafene è una nuova superficie entusiasmante su cui assemblare queste membrane modello, e porta molti vantaggi rispetto alle superfici esistenti.

Il dottor Vijayaraghavan ha dichiarato:"In primo luogo, i lipidi si diffondono uniformemente sul grafene per formare membrane di alta qualità. Il grafene ha proprietà elettroniche uniche; è un semimetallo con conducibilità regolabile.

"Quando i lipidi contengono siti di legame come l'enzima chiamato biotina, mostriamo che si lega attivamente con una proteina chiamata streptavidina. Anche, quando usiamo lipidi carichi, c'è un trasferimento di carica dai lipidi al grafene che cambia il livello di drogaggio nel grafene. Tutti questi insieme possono essere sfruttati per produrre nuovi tipi di biosensori basati su grafene/lipidi".

Il Dr. Michael Hirtz (KIT) spiega la tecnica L-DPN:"La tecnica utilizza una punta molto affilata con un apice nell'intervallo di diversi nanometri come mezzo per scrivere le membrane lipidiche sulle superfici in un modo simile a quello che fa una penna d'oca con inchiostro su carta.Le piccole dimensioni della punta e la macchina di precisione che la controlla consentono ovviamente modelli molto più piccoli, più piccolo delle cellule, e anche fino alla nanoscala."

"Impiegando array di queste punte è possibile scrivere in parallelo più miscele di lipidi, consentendo modelli di dimensioni subcellulari con diversa composizione chimica."