I ricercatori di Leiden e Jülich hanno scoperto un approccio elegante e semplice per migliorare la sensibilità dei biosensori al grafene. Questi cosiddetti "dispositivi sensori biochimici elettronici al grafene di nuova generazione" sono in grado di rilevare quantità molto basse di DNA dell'HIV grazie al loro rumore elettronico molto basso.

La ricchezza delle proprietà elettroniche del grafene ha suscitato un enorme interesse per il rilevamento elettrico di specie chimiche e biologiche utilizzando questo materiale bidimensionale. "Negli anni passati, ci siamo concentrati sulla raccolta delle proprietà fisiche e chimiche uniche offerte dal grafene per lo sviluppo di sensori elettronici versatili. La creazione di pratici sensori elettronici al grafene, però, dipende molto dalla nostra capacità di comprendere e mantenere basso il livello di rumore elettronico. E crediamo che sia la ragione fondamentale che limita la risoluzione del sensore, " Dice Wangyang Fu. Fu è un ricercatore senior presso il Leiden Institute of Chemistry e riceve una borsa di studio NWO Veni e una borsa di studio APM da SNF.

Con i colleghi dell'Università di Leiden e del Centro di ricerca Jülich, Fu segnala un sensore elettronico di grafene a basso rumore azionando il sensore vicino al suo punto di neutralità, dove si trova che il rumore elettronico è ridotto al minimo. "Tale minimizzazione del rumore elettronico può essere ottenuta con una risposta di rilevamento senza compromessi, e quindi migliora significativamente il rapporto segnale-rumore, rispetto a quello di un transistor al grafene a funzionamento convenzionale per la misurazione della conduttanza, "Spiega Fu.

Nella loro carta, Fu e colleghi forniscono anche una dimostrazione di prova dell'utilizzo di chip di grafene a basso rumore per applicazioni di rilevamento biochimico (vedi immagine). In questo caso, hanno usato il loro sensore per rilevare il DNA dell'HIV. Hanno selezionato un frammento di un gene dell'HIV che è coinvolto nella regolazione dello streding del virus come banco di prova. Questo pezzo di DNA a singolo filamento è legato alla superficie del grafene. "Una molecola di PNA a filamento singolo - una variante sintetica del DNA - viene prima ancorata in modo non covalente sulla superficie del grafene con un gruppo di collegamento pirenico. Quindi un filamento di DNA complementare può legarsi. Possiamo rilevare questo evento di ibridazione in modo molto sensibile a un rumore molto basso livello, " hanno detto i co-autori Lingyan Feng e Dirk Mayer.

I coautori Andreas Offenhӓusser e Hans-Joachim Krause riassumono:"Lo sviluppo del basso rumore, portatile, e sensori di grafene affidabili per applicazioni point-of-care è alla frontiera dell'elettronica e dei biosensori al grafene. Ciò potrebbe avere un enorme impatto sociale per il più ampio campo della diagnosi medica".