Le meraviglie del grafene sono numerose:può abilitare componenti elettronici flessibili, aumentare la capacità delle celle solari, filtra le particelle subatomiche più fini e rivoluziona le batterie. Ora, il "supermateriale" potrebbe un giorno essere usato per testare la sclerosi laterale amiotrofica, o SLA—un progressivo, malattia neurodegenerativa che viene diagnosticata principalmente escludendo altri disturbi, secondo una nuova ricerca dell'Università dell'Illinois a Chicago pubblicata su Materiali e interfacce applicati ACS .

Quando il liquido cerebrospinale di pazienti con SLA è stato aggiunto al grafene, ha prodotto un cambiamento distinto e diverso nelle caratteristiche vibrazionali del grafene rispetto a quando è stato aggiunto il fluido di un paziente con sclerosi multipla o quando è stato aggiunto al grafene il fluido di un paziente senza malattia neurodegenerativa. Questi cambiamenti distinti hanno predetto accuratamente da che tipo di paziente proveniva il fluido:uno con la SLA, SM o nessuna malattia neurodegenerativa.

Il grafene è un materiale dello spessore di un singolo atomo costituito da carbonio. Ogni atomo di carbonio è legato ai suoi vicini atomi di carbonio da legami chimici. L'elasticità di questi legami produce vibrazioni risonanti, noto anche come fononi, che può essere misurato molto accuratamente. Quando una molecola interagisce con il grafene, cambia queste vibrazioni risonanti in un modo molto specifico e quantificabile.

"Il grafene è spesso solo un atomo, quindi una molecola sulla sua superficie in confronto è enorme e può produrre un cambiamento specifico nell'energia dei fononi del grafene, che possiamo misurare, " ha detto Vikas Berry, professore associato e capo di ingegneria chimica presso l'UIC College of Engineering e autore del documento. I cambiamenti nelle caratteristiche vibrazionali del grafene dipendono dalle caratteristiche elettroniche uniche della molecola aggiunta, noto come "momento di dipolo".

"Possiamo determinare il momento di dipolo della molecola aggiunta al grafene misurando i cambiamenti nell'energia dei fononi del grafene causati dalla molecola, "Bacca ha spiegato.

Berry e i suoi colleghi hanno usato il grafene per identificare se il liquido cerebrospinale proveniva da un paziente con SLA o sclerosi multipla, due disturbi neurodegenerativi progressivi, o da qualcuno senza malattia neurodegenerativa. Poiché non esiste un test definitivo per la SLA, un test diagnostico obiettivo aiuterebbe i pazienti a iniziare prima il trattamento per rallentare la malattia.

Il liquido cerebrospinale è stato ottenuto dal Centro risorse per il cervello umano e il liquido spinale, che raccoglie liquidi e tessuti da individui deceduti. Bacca, Dott. Ankit Mehta, assistente professore di neurochirurgia e direttore di oncologia spinale presso l'UIC College of Medicine, e i loro colleghi hanno testato il liquido cerebrospinale di sette persone senza malattie neurodegenerative; da 13 persone con SLA; da tre persone con sclerosi multipla e da tre persone con una malattia neurodegenerativa sconosciuta.

"Abbiamo visto cambiamenti unici e distinti nelle energie dei fononi del grafene a seconda che il fluido provenisse da qualcuno con la SLA, sclerosi multipla o qualcuno senza malattia neurodegenerativa, " Berry ha detto. "Siamo stati anche in grado di determinare se il fluido proveniva da qualcuno di età superiore ai 55 anni o di età inferiore ai 55 anni quando abbiamo testato il liquido cerebrospinale di pazienti con SLA. Pensiamo che la differenza che vediamo tra i pazienti con SLA più anziani e più giovani sia determinata da firme biochimiche uniche che stiamo rilevando che sono correlate alla SLA ereditaria, che di solito produce sintomi prima dei 55 anni, e ciò che è noto come SLA sporadica che si verifica più tardi nella vita."

Berry crede che il grafene stia captando le biofirme uniche:combinazioni di proteine, e altre biomolecole, presenti nel liquido cerebrospinale di individui con malattie diverse.

"Le proprietà elettroniche del grafene sono state ampiamente studiate, ma solo di recente abbiamo iniziato a esaminare le sue proprietà fononiche come un modo per rilevare malattie, " ha detto Berry. "E si scopre che il grafene è un rivelatore estremamente versatile e accurato delle biofirme delle malattie trovate sia nei fluidi cerebrospinali che nelle cellule intere".