Un gradiente di pH stabile viene generato tra una coppia di microelettrodi di grafene polarizzati. Le molecole (particelle rosse) sono focalizzate in una banda stretta, il piano di messa a fuoco, tra i microelettrodi durante la generazione del gradiente di pH. Le molecole focalizzate vengono rilevate ad alta sensibilità preposizionando specifici riconoscitori (particelle verdi) sul piano di focalizzazione. Credito:UMass Amherst
Una nuova ricerca guidata dall'assistente professore di Amherst dell'Università del Massachusetts Jinglei Ping ha superato una sfida importante per isolare e rilevare le molecole allo stesso tempo e nella stessa posizione in un microdispositivo. Il lavoro, recentemente pubblicato su ACS Nano, dimostra un importante progresso nell'uso del grafene per l'elaborazione e l'analisi elettrocinetiche di campioni biologici e potrebbe consentire ai dispositivi lab-on-a-chip di diventare più piccoli e ottenere risultati più velocemente.
Il processo di rilevamento delle biomolecole è stato complicato e dispendioso in termini di tempo. "Di solito dobbiamo prima isolarli in un mezzo complesso in un dispositivo e quindi inviarli a un altro dispositivo o in un altro punto dello stesso dispositivo per il rilevamento", afferma Ping, che è nel dipartimento di ingegneria meccanica e industriale del College of Engineering ed è anche affiliato con l'Istituto di scienze della vita applicate dell'università. "Ora possiamo isolarli e rilevarli nello stesso punto su microscala in un dispositivo microfluidico allo stesso tempo, nessuno l'ha mai dimostrato prima."
Il suo laboratorio ha ottenuto questo progresso utilizzando il grafene, un reticolo a nido d'ape di atomi di carbonio dello spessore di un atomo, come microelettrodi in un dispositivo microfluidico.
"Abbiamo scoperto che rispetto ai tipici microelettrodi di metallo inerte, la stabilità dell'elettrolisi per i microelettrodi di grafene è oltre 1.000 volte migliorata, il che li rende ideali per analisi elettrocinetiche ad alte prestazioni", afferma.
Inoltre, ha aggiunto Ping, poiché il grafene monostrato è trasparente, "abbiamo sviluppato una strategia microfluidica multi-flusso tridimensionale per rilevare microscopicamente le molecole isolate e calibrare il rilevamento allo stesso tempo da una direzione normale ai microelettrodi di grafene".
Il nuovo approccio sviluppato nel lavoro apre la strada alla creazione di dispositivi lab-on-a-chip con la massima efficienza in termini di tempo e dimensioni, afferma Ping. Inoltre, l'approccio non si limita all'analisi delle biomolecole e può essere potenzialmente utilizzato per separare, rilevare e stimolare microrganismi come cellule e batteri.
I coautori del documento, "Messa a fuoco e rilevamento elettrocinetico ad alte prestazioni abilitati al grafene", sono gli studenti di Ping, Xiao Fan (primo autore) e Xiaoyu Zhang. + Esplora ulteriormente
