Cosa non può fare il grafene? Puoi cancellare "rileva il cancro" da quell'elenco.

Interfacciando le cellule cerebrali con il grafene, ricercatori dell'Università dell'Illinois a Chicago hanno dimostrato di poter differenziare una singola cellula cancerosa iperattiva da una cellula normale, indicando la strada per lo sviluppo di un semplice, strumento non invasivo per la diagnosi precoce del cancro.

"Questo sistema al grafene è in grado di rilevare il livello di attività di una cellula interfacciata, "dice Vikas Berry, professore associato e capo di ingegneria chimica presso l'UIC, che ha condotto la ricerca insieme ad Ankit Mehta, assistente professore di neurochirurgia clinica presso l'UIC College of Medicine.

"Il grafene è il materiale più sottile conosciuto ed è molto sensibile a qualunque cosa accada sulla sua superficie, " disse Berry. Il nanomateriale è composto da un singolo strato di atomi di carbonio collegati in uno schema esagonale a filo di pollo, e tutti gli atomi condividono una nuvola di elettroni che si muovono liberamente sulla superficie.

"L'interfaccia della cellula con il grafene riorganizza la distribuzione di carica nel grafene, che modifica l'energia della vibrazione atomica rilevata dalla spettroscopia Raman, "Bacca ha detto, riferendosi a una potente tecnica da lavoro che viene abitualmente utilizzata per studiare il grafene.

L'energia della vibrazione atomica nel reticolo cristallino del grafene differisce a seconda che sia in contatto con una cellula cancerosa o una cellula normale, Berry ha detto, perché l'iperattività della cellula cancerosa porta a una maggiore carica negativa sulla sua superficie e al rilascio di più protoni.

"Il campo elettrico intorno alla cellula spinge via gli elettroni nella nuvola di elettroni del grafene, " Egli ha detto, che cambia l'energia di vibrazione degli atomi di carbonio. Il cambiamento nell'energia di vibrazione può essere individuato dalla mappatura Raman con una risoluzione di 300 nanometri, Egli ha detto, consentendo la caratterizzazione dell'attività di una singola cellula.

Lo studio, riportato sul giornale Materiali e interfacce applicati ACS , osservato cellule cerebrali umane in coltura, confrontando gli astrociti normali con la loro controparte cancerosa, il tumore cerebrale altamente maligno glioblastoma multiforme. La tecnica è ora in fase di studio in un modello murino di cancro, con risultati "molto promettenti, " ha detto Berry. Gli esperimenti con le biopsie dei pazienti sarebbero più avanti.

"Una volta che un paziente viene operato di tumore al cervello, potremmo usare questa tecnica per vedere se il tumore recidiva, " disse Berry. "Per questo, avremmo bisogno di un campione di cellule che potremmo interfacciare con il grafene e cercare di vedere se le cellule cancerose sono ancora presenti".

La stessa tecnica può anche funzionare per differenziare tra altri tipi di cellule o l'attività delle cellule.

"Potremmo essere in grado di usarlo con i batteri per vedere rapidamente se il ceppo è Gram-positivo o Gram-negativo, " ha detto Berry. "Potremmo essere in grado di usarlo per rilevare le cellule falciformi".

All'inizio di quest'anno, Berry e altri colleghi hanno introdotto increspature su scala nanometrica nel grafene, facendolo condurre diversamente in direzioni perpendicolari, utile per l'elettronica Hanno raggrinzito il grafene stendendolo su una serie di batteri a forma di bastoncino, quindi sottovuoto i germi.

"Abbiamo preso il lavoro precedente e l'abbiamo in qualche modo capovolto, " ha detto Berry. "Invece di stendere il grafene sulle cellule, abbiamo posato le cellule sul grafene e studiato le vibrazioni atomiche del grafene".