Considéré comme un matériau miracle en raison de sa capacité à conduire la chaleur et l’électricité, le graphène pourrait également servir de base à un biocapteur ultra-sensible, assurant la détection précoce du cancer.

Utiliser le graphène froissé pour améliorer la sensibilité des biocapteurs

Présentés dans la revue Nature Communications, ces travaux menés par des chercheurs de l’université de l’Illinois démontrent l’étonnant potentiel du graphène froissé à des fins de biodétection. « Lorsque vous avez un cancer, certaines séquences sont surexprimées », explique Michael Hwang, premier auteur de l’étude. « Mais plutôt que de réaliser le séquençage de l’ADN d’un patient, qui demande beaucoup de temps et d’argent, nous pouvons détecter ces segments spécifiques qui sont des biomarqueurs du cancer dans l’ADN et l’ARN sécrétés par les tumeurs dans le sang. »

Cette nouvelle avancée découle de l’emploi d’une nouvelle technique renforçant les propriétés électroniques du graphène : l’équipe a simplement étiré une fine feuille de plastique et a placé du graphène par-dessus. En relâchant la feuille de plastique tendue, le graphène se contracte en une surface froissée, ce qui crée des cavités qui agissent comme des points chauds électriques avec une capacité à attirer et à piéger les molécules d’ADN et d’ARN.

« Lorsque vous froissez le graphène et créez ces régions concaves, la molécule d’ADN s’insère dans les courbes et les cavités de la surface, de sorte qu’une plus grande partie de la molécule interagit avec le graphène et que nous pouvons la détecter », explique Mohammad Heiranian, co-auteur de l’étude.

— Neon_dust / Shutterstock.com

Des résultats impressionnants

Les chercheurs ont démontré l’efficacité du procédé lors d’expériences impliquant de l’ADN et des microARN liés au cancer, contenus à la fois dans une solution tampon et dans du sérum humain non dilué. Selon eux, le graphène froissé s’est révélé « des dizaines de milliers de fois » plus efficace que le graphène plat lorsqu’il s’agissait de détecter ces molécules spécifiques.

« Il s’agit de la plus haute sensibilité jamais signalée pour la détection électrique d’une biomolécule », estime Hwang. « Auparavant, il fallait des dizaines de milliers de molécules dans un échantillon pour les détecter. Mais grâce à ce dispositif, nous avons été en mesure de détecter un signal à partir de quelques molécules seulement. Nous nous attendions à une certaine amélioration de la sensibilité, mais pas dans une telle mesure. »

« À terme, l’objectif serait éventuellement de mettre au point des cartouches pour un appareil portable qui serait capable de détecter les molécules dans quelques gouttes de sang et de fournir des résultats quasi instantanément, à la manière des lecteurs de glycémie », conclut le chercheur Rashid Bashir, qui a supervisé l’étude.

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