Los investigadores de Leiden y Jülich descubrieron un enfoque elegante y simple para mejorar la sensibilidad de los biosensores de grafeno. Estos llamados 'dispositivos de sensores bioquímicos electrónicos de grafeno de próxima generación' son capaces de detectar cantidades muy bajas de ADN del VIH gracias a su muy bajo ruido electrónico.

La riqueza de las propiedades electrónicas del grafeno ha atraído un enorme interés para la detección eléctrica de especies químicas y biológicas utilizando este material bidimensional. "En los últimos años, nos hemos centrado en cosechar las propiedades físicas y químicas únicas que ofrece el grafeno para el desarrollo de dispositivos sensores electrónicos versátiles. La creación de prácticos sensores electrónicos de grafeno, sin embargo, depende en gran medida de nuestra capacidad para comprender y mantener un nivel bajo de ruido electrónico. Y creemos que es la razón fundamental que limita la resolución del sensor, ", Dice Wangyang Fu. Fu es investigador principal en el Instituto de Química de Leiden y recibió una subvención de NWO Veni y una subvención de APM de SNF.

Con colegas de la Universidad de Leiden y del Centro de Investigación de Jülich, Fu informa un sensor electrónico de grafeno de bajo ruido al operar el sensor cerca de su punto de neutralidad, donde se minimiza el ruido electrónico. "Esta minimización del ruido electrónico se puede lograr con una respuesta de detección sin concesiones, y, por lo tanto, mejora significativamente la relación señal / ruido, en comparación con la de un transistor de grafeno operado convencionalmente para la medición de la conductancia, "Fu explica.

En su papel Fu y sus colegas también ofrecen una demostración de prueba de concepto del uso de chips de grafeno de bajo ruido para aplicaciones de detección bioquímica (ver imagen). En este caso, utilizaron su sensor para detectar el ADN del VIH. Seleccionaron un fragmento de un gen del VIH que participa en la regulación de la transmisión del virus como banco de pruebas. Esta pieza de ADN monocatenaria está unida a la superficie del grafeno. "Una molécula de PNA monocatenario, una variante sintética de ADN, se ancla primero de forma no covalente en la superficie del grafeno con un grupo enlazador de pireno. Luego, se puede unir una cadena de ADN complementaria. Podemos detectar este evento de hibridación de forma muy sensible con un ruido muy bajo. nivel, ", dijeron los coautores Lingyan Feng y Dirk Mayer.

Los coautores Andreas Offenhӓusser y Hans-Joachim Krause resumen:"El desarrollo del bajo nivel de ruido, portátil, y los sensores de grafeno confiables para aplicaciones en el punto de atención están en la frontera de la electrónica y los biosensores de grafeno. Eso podría tener un impacto social enorme para el campo más amplio del diagnóstico médico ".