Med COVID-19-pandemien som sprer seg i så stor skala, har tidlig og nøyaktig påvisning av infeksjoner blitt ganske viktig. Nylig har forskere ved Fraunhofer Institute for Reliability and Micro integration IZM sammen med partnerne i industrien og helsevesenet utviklet grafenoksidbasert sensorplattform for å oppdage akutte infeksjoner som sepsis eller antistoffene mot koronavirus på få minutter.
Teamet har jobbet med prosjektet Graph-POC de siste to årene for å løse vanskeligheter med diagnosen infeksjoner. Forskerne fokuserer nå på å gjøre det nyttig å identifisere tidlige infeksjoner forårsaket av COVID-19-viruset for å hjelpe i forsøkene på å spore smittespredningsmåten.
Når en infeksjon oppstår, danner menneskekroppen biomarkører (proteiner eller molekyler) som et svar. Molekyler plassert på overflaten av den grafenbaserte sensoren kan bidra til å oppdage disse biomarkørene. Forekomsten av infeksjon kan bestemmes gjennom differensielle målinger av konsentrasjonen av biomarkørene. Grafenoksydet er ikke bare biokompatibelt og elektrisk ledende, men svært pålitelig for påvisning av infeksjon.
Inntil nå har grafenoksid bare blitt brukt i sin opprinnelige form (2D-monolag) i mikroelektronikk. Fraunhofer IZM-teamet bruker det nå i en 3D-struktur i form av flak for å forbedre måleflaten og sikre nøyaktigheten av målingene. Dessuten vil dette bane vei for videre applikasjoner som å registrere skadelige gasser som aceton eller karbonmonoksid ved omgivelsestemperatur.
Prosessen er ganske enkel! Alt som trengs er en enkelt dråpe blod / spytt for å utføre en nøyaktig analyse. Få minutter etter påføring av dråpen på overflaten av sensoren, blir testresultatet formidlet som elektriske signaler til huslegekontoret. Å erstatte det langvarige blodarbeidet i laboratoriet tar rundt 15 minutter, og eliminerer dermed gjetning og feil ut av diagnosen, slik at legen kan foreskrive passende behandling eller passende antibiotika. I tillegg kan testen konfigureres for å identifisere antistoffer som eksisterer selv etter at en pasient blir frisk etter en infeksjon.
I tillegg jobber teamet med å løse en annen utfordring med å øke produksjonsprosessen for å muliggjøre masseproduksjon. De søker å bruke grafenoksydbelegget på wafernivå for å sikre at behandlingen av hundrevis av chips kan finne sted samtidig. Det opprinnelige prosjektet for å identifisere infeksjoner er planlagt å fungere til våren 2021, men forskerne spår at sensoren ikke kan verifiseres for coronavirus i ett år til.