I ricercatori dell'Università dell'Illinois di Chicago hanno utilizzato con successo il grafene, uno dei più potenti, materiali più sottili conosciuti, per rilevare il virus SARS-CoV-2 in esperimenti di laboratorio. I ricercatori affermano che la scoperta potrebbe essere una svolta nel rilevamento del coronavirus, con potenziali applicazioni nella lotta contro il COVID-19 e le sue varianti.

Negli esperimenti, ricercatori hanno combinato fogli di grafene, che sono più di 1, 000 volte più sottile di un francobollo, con un anticorpo progettato per colpire la famigerata proteina spike sul coronavirus. Hanno quindi misurato le vibrazioni a livello atomico di questi fogli di grafene quando esposti a campioni positivi e negativi al COVID nella saliva artificiale. Questi fogli sono stati testati anche in presenza di altri coronavirus, come la sindrome respiratoria mediorientale, o MERS-CoV.

I ricercatori dell'UIC hanno scoperto che le vibrazioni del foglio di grafene accoppiato all'anticorpo sono cambiate quando trattate con un campione positivo al COVID, ma non se trattati con un campione COVID-negativo o con altri coronavirus. Cambiamenti vibrazionali, misurato con un dispositivo chiamato spettrometro Raman, erano evidenti in meno di cinque minuti.

I loro risultati sono pubblicati oggi sulla rivista ACS Nano .

"Sviluppiamo sensori al grafene da molti anni. In passato, abbiamo costruito rivelatori per cellule cancerose e SLA. È difficile immaginare un'applicazione più urgente che aiutare ad arginare la diffusione dell'attuale pandemia, " ha detto Vikas Berry, professore e capo di ingegneria chimica presso l'UIC College of Engineering e autore senior del documento. "C'è una chiara necessità nella società di modi migliori per rilevare rapidamente e accuratamente il COVID e le sue varianti, e questa ricerca ha il potenziale per fare davvero la differenza. Il sensore modificato è altamente sensibile e selettivo per COVID, ed è veloce ed economico."

"Questo progetto è stato una risposta sorprendentemente innovativa alla necessità e alla richiesta di rilevamento dei virus, in modo rapido e preciso, ", ha affermato il coautore dello studio Garrett Lindemann, un ricercatore con Carbon Advanced Materials and Products, o CAMP. "Lo sviluppo di questa tecnologia come dispositivo di test clinici presenta molti vantaggi rispetto ai test attualmente distribuiti e utilizzati".

Berry afferma che il grafene ha proprietà uniche che lo rendono altamente versatile, rendendo possibile questo tipo di sensore.

Il grafene è un materiale dello spessore di un singolo atomo costituito da carbonio. Gli atomi di carbonio sono legati da legami chimici la cui elasticità e movimento possono produrre vibrazioni risonanti, noto anche come fononi, che può essere misurato molto accuratamente. Quando una molecola come una molecola SARS-CoV-2 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 è relativamente enorme e può produrre un cambiamento specifico nella sua energia elettronica, " disse Berry. "In questo esperimento, abbiamo modificato il grafene con un anticorpo e, in sostanza, l'ha calibrato per reagire solo con la proteina spike SARS-CoV-2. Usando questo metodo, il grafene potrebbe essere utilizzato in modo simile per rilevare le varianti di COVID-19".

I ricercatori affermano che le potenziali applicazioni per un sensore a livello atomico al grafene, dal rilevamento di COVID alla SLA al cancro, continuano ad espandersi.