Un nuovo progetto collaborativo Regno Unito-Cina sta sviluppando un sensore per fornire un facile, metodo a basso costo per diagnosticare l'epatite sul posto utilizzando il grafene, un materiale 2-D avanzato noto per la sua elevata conduttività elettrica. Il sensore sarà il primo a testare contemporaneamente tre tipi di epatite:A, B e C – dei cinque tipi esistenti. Il progetto multipartner, sostenuto dal Newton Fund del Regno Unito e guidato da Biovici, riunirà il Laboratorio Nazionale di Fisica (NPL), l'Università di Chongqing, Università di Swansea, e partner industriale CTN, per sviluppare questa nuova tecnologia diagnostica.

L'epatite è un enorme problema di salute globale, con quasi 400 milioni di persone in tutto il mondo colpite, provocando oltre 1,4 milioni di morti all'anno. L'Organizzazione Mondiale della Sanità ha riferito che 257 milioni di persone sono infettate dalla sola epatite B. Chi è affetto da epatite soffre di infezione cronica, provocando un milione di morti all'anno per cirrosi epatica e cancro, con il 40% di quei decessi che si verificano in Cina. Finanziato dal Newton Fund del Regno Unito, che mira a promuovere lo sviluppo economico e il benessere sociale dei paesi partner rafforzando la scienza e la capacità di innovazione, questo progetto mira ad aiutare ad affrontare l'incidenza dell'epatite in Cina. L'epatite B in particolare è endemica in Cina, con un terzo dei 350 milioni di individui infetti in tutto il mondo che risiedono in Cina.

Gli esami del sangue sono attualmente utilizzati come metodo diagnostico per l'epatite, ma ci sono sfide associate a questo. Con gli esami del sangue, i risultati possono richiedere da cinque a sette giorni, durante i quali i pazienti sono ancora contagiosi e quindi un rischio per i non infetti. Inoltre, la tecnica è invasiva e costosa, in quanto richiede personale medico.

Il grafene è un materiale 2-D con proprietà elettriche e meccaniche uniche, che derivano dalla sua struttura spessa un atomo. Le eccezionali caratteristiche elettroniche del materiale, la sensibilità e la selettività della superficie lo rendono ideale per applicazioni di sensori, compresi quelli utilizzati per la diagnosi medica. Ad oggi, Esistono biosensori elettrochimici al grafene per la diagnosi di un tipo di epatite. Questo progetto, però, svilupperà sensori per il rilevamento di tre tipi di epatite alla volta, utilizzando tre sensori di grafene, ciascuno su misura per identificare gli anticorpi associati a un certo ceppo di epatite, integrato in un unico test. A differenza degli esami del sangue convenzionali, questo sensore fornirà un non invasivo, metodo di screening rapido e meno costoso. La facilità e la velocità di questo metodo saranno utili per i test di massa del cibo, agricoltura e istruzione in Cina, oltre 300 milioni di persone, per i quali le prove sono obbligatorie.

L'approccio del team consiste nell'utilizzare la tecnologia dei sensori al grafene per sviluppare una diagnostica point of care per la diagnosi precoce e il monitoraggio di più biomarcatori di epatite salivari o sierici. Questo sarà un romanzo, tecnologia dei sensori di monitoraggio in tempo reale, a base di grafene chimicamente modificato, che monitora contemporaneamente l'epatite A, B e C. Il test sarà semplice, economico e rapido, simile a un sensore di glucosio nel sangue o a un test di gravidanza, ma invece di testare la saliva. Questo progetto biennale svilupperà un prototipo, e stabilire l'affidabilità, stabilità e sensibilità del sensore in vista della sua commercializzazione. Si stima che se il sensore viene prodotto in grandi quantità, ogni dispositivo potrebbe costare fino a £ 1 GBP.

Mentre ciascuno dei cinque partner coinvolti nel progetto ha un ruolo diverso, tutte le loro attività sono necessarie in combinazione per lo sviluppo efficace di questa nuova tecnologia. I due partner cinesi, CTN e Università di Chongqing, sono responsabili della produzione e della fabbricazione di dispositivi in ​​grafene. Dal lato della caratterizzazione, NPL sta effettuando la caratterizzazione e il collaudo elettrico, mentre la Swansea University sta conducendo la caratterizzazione chimica. Infine, Biovici, chi sviluppa dispositivi diagnostici POC di nuova generazione, è responsabile del confezionamento e della commercializzazione.

Dott.ssa Olga Kazakova, Principal Research Scientist in Advanced Materials presso NPL, ha dichiarato:"Le caratteristiche uniche del grafene significano che ha un grande potenziale per essere utilizzato in una varietà di applicazioni di rilevamento. Oltre all'epatite, potrebbe essere utilizzato in altri test simili, compresi i sensori di allergeni, identificazione degli inquinanti e altre applicazioni delle scienze della vita. Per noi è fondamentale comprendere le caratteristiche esatte del materiale per poter valutare come può essere prodotto e utilizzato in queste diverse applicazioni. Questo è un obiettivo chiave per noi e il National Graphene Metrology Center presso NPL supporta la commercializzazione e l'applicazione del materiale avanzato conducendo ricerche leader a livello mondiale sulla sua misurazione e caratterizzazione. Attraverso questa ricerca, stiamo lavorando per sviluppare standard internazionali per il grafene che aiuteranno a sbloccare nuove applicazioni per questo incredibile materiale".

Paolo Morgana, Amministratore Delegato di Biovici, ha dichiarato:"Questa collaborazione tra NPL, Il Center for NanoHealth della Swansea University e i nostri partner in Cina aprono un'opportunità unica per sviluppare un sistema a basso costo, prova conveniente, che porterà grandi benefici alla lotta globale contro la diffusione di questa malattia altamente infettiva. Molte persone associano l'epatite a un problema che si verifica altrove e non nel proprio paese d'origine. Però, l'epatite è un'epidemia globale che sta rapidamente colpendo parti del Regno Unito, in tutta Europa e negli Stati Uniti".

Professor Owen Guy, Direttore (Ingegneria) presso il Center for NanoHealth presso la Swansea University, ha dichiarato:"L'utilizzo della tecnologia di processo dei semiconduttori applicata al grafene ci consente di realizzare sensori a basso costo. Con la giusta tecnologia lab-on-chip, esiste il potenziale per sviluppare sensori per una serie di applicazioni diagnostiche e di screening".