Biossensor Ultra-Sensível Baseado em Grafeno Melhora Detecção de Doenças por Proteínas

Biossensores ultra-sensíveis para sondar estruturas de proteínas poderiam melhorar muito a profundidade do diagnóstico para uma ampla variedade de doenças estendendo-se tanto a humanos quanto a animais. Estas incluem doença de Alzheimer, Doença de Desperdício Crônico e doença da vaca louca — distúrbios relacionados a dobramento incorreto de proteínas. Tais biossensores também poderiam levar a tecnologias aprimoradas para desenvolvimento de novos compostos farmacêuticos.

Grafeno, um material feito de uma única camada de átomos de carbono, foi descoberto há mais de uma década. Ele tem fascinado pesquisadores com sua gama de propriedades incríveis que encontraram usos em muitas novas aplicações, incluindo a criação de melhores sensores para detectar doenças. Tentativas significativas foram feitas para melhorar biossensores usando grafeno, mas o desafio existe com sua notável espessura de um único átomo. Isso significa que ele não interage eficientemente com a luz quando brilhada através dele. Absorção de luz e conversão em campos elétricos locais é essencial para detectar pequenas quantidades de moléculas ao diagnosticar doenças. Pesquisas anteriores utilizando nanoestruturas de grafeno semelhantes demonstraram apenas uma taxa de absorção de luz de menos de 10 por cento.

Pesquisadores combinaram grafeno com fitas metálicas nano-dimensionadas de ouro. Usando fita adesiva e uma técnica de nanofabricação chamada “template stripping”, eles foram capazes de criar uma superfície de camada base ultra-plana para o grafeno. A energia da luz foi então usada para gerar um movimento de oscilação de elétrons no grafeno, chamado plásmons, que são como ondulações ou ondas se espalhando por um mar de elétrons. Similarmente, essas ondas podem se construir em intensidade até ondas de maré gigantes de campos elétricos locais.

Ao iluminar o dispositivo de camada única de grafeno de um átomo de espessura, uma onda de plásmon foi criada com eficiência sem precedentes em uma absorção de luz quase perfeita de 94 por cento em ondas de maré de campo elétrico. Quando moléculas de proteína foram inseridas entre o grafeno e as fitas metálicas, energia suficiente foi aproveitada para visualizar camadas únicas de moléculas de proteína.