Un equipo interdisciplinario de investigadores de la Universidad de Manchester ha desarrollado un nuevo sistema de prueba basado en grafeno para anticuerpos relacionados con enfermedades. inicialmente dirigido a una enfermedad renal llamada nefropatía membranosa.

El nuevo instrumento, basado en el principio de una microbalanza de cristal de cuarzo (QCM) combinada con una biointerfaz basada en grafeno, ofrece un barato, rápido, alternativa simple y sensible a las pruebas de anticuerpos disponibles actualmente.

"Nuestra investigación tiene el potencial de hacer que las pruebas de anticuerpos para diversas enfermedades estén más disponibles, en el punto de atención, como clínicas de médicos de cabecera o residencias de ancianos, en lugar de solo en centros de pruebas especializados, "dijo el Dr. Aravind Vijayaraghavan, de la Universidad de Manchester, quién es el investigador principal de este proyecto.

El equipo de investigadores colaborativos de toda la Universidad de Manchester, incluidos, el Departamento de Materiales, Instituto Nacional de Grafeno y Facultad de Biología, Medicine and Health han publicado hoy los resultados en dos artículos de acceso abierto en las revistas Sensores ACS y Carbón .

Los investigadores estudiaron primero cómo las biomoléculas, como proteínas y lípidos, adsorber en la superficie de diferentes tipos de materiales de grafeno como el óxido de grafeno y el óxido de grafeno reducido, que se caracterizan por diferentes grados de modificación química del material de grafeno original.

Basado en este estudio, desarrollaron un método para formar una capa a base de proteínas en grafeno, que luego se puede funcionalizar con moléculas receptoras específicas para anticuerpos. Estos receptores aseguran que solo el anticuerpo objetivo se una a la superficie del grafeno, y nada más.

Mientras se desarrollaba esta biointerfaz de grafeno utilizando un sistema comercial de microbalanza de cristal de cuarzo, los autores se dieron cuenta de que para que se convirtiera en un sistema de prueba de anticuerpos ampliamente accesible, un instrumento de lectura alternativo era esencial.

Según el Dr. Daniel Melendrez, un investigador asociado en la Universidad de Manchester, "Un sistema QCM comercial puede costar más de 50 £, 000 y no puede estar ampliamente disponible en el punto de atención. Entonces, Desarrollamos un sistema QCM personalizado basado en una solución de código abierto, utilizando todas las piezas impresas en 3D y los circuitos electrónicos de nuestro propio diseño, que cuesta 100 veces menos que el sistema comercial. Usando nuestro instrumento económico y compacto, un técnico de la salud puede simplemente colocar una pequeña gota de muestra para ser probada en el chip recubierto de grafeno, y el resultado de la prueba se mostrará en tan solo 10 minutos ".

Es más, a pesar de ser una prueba sencilla y rápida, este sistema también es cuantitativo, lo que significa que puede medir la concentración de anticuerpos en la muestra de un paciente. Esta información se puede utilizar para determinar la gravedad de la enfermedad, cuánto tiempo ha tenido el paciente la enfermedad y si ha desarrollado inmunidad, ya sea por haber contraído la enfermedad o por haber sido vacunado.

Mirando hacia el futuro, el equipo de investigación está planeando desarrollar su prueba para una amplia gama de enfermedades autoinmunes, donde el sistema inmunológico ataca los propios tejidos del cuerpo, por ejemplo, enfermedad celíaca. El sistema también podría adaptarse para detectar anticuerpos contra proteínas extrañas o infecciones virales. como COVID-19. "Debido a lo barato, rápido, naturaleza simple y sensible de nuestra prueba, creemos que es ideal para un despliegue a gran escala en respuesta a pandemias en el Reino Unido y en otros lugares. En particular, el sistema ofrecería un impulso significativo a la capacidad de prueba en países de ingresos bajos y medianos y ubicaciones remotas, "dice el Dr. Vijayaraghavan.