Las maravillas del grafeno son numerosas:puede habilitar componentes electrónicos flexibles, mejorar la capacidad de la célula solar, filtra las partículas subatómicas más finas y revoluciona las baterías. Ahora, el "supermaterial" puede usarse algún día para probar la esclerosis lateral amiotrófica, o ELA:un progresivo, enfermedad neurodegenerativa que se diagnostica principalmente descartando otros trastornos, según una nueva investigación de la Universidad de Illinois en Chicago publicada en Interfaces y materiales aplicados ACS .

Cuando se añadió líquido cefalorraquídeo de pacientes con ELA al grafeno, produjo un cambio distintivo y diferente en las características vibratorias del grafeno en comparación con cuando se agregó líquido de un paciente con esclerosis múltiple o cuando se agregó líquido de un paciente sin enfermedad neurodegenerativa al grafeno. Estos distintos cambios predijeron con precisión de qué tipo de paciente provenía el líquido:uno con ELA, EM o no enfermedad neurodegenerativa.

El grafeno es un material de un solo átomo de espesor compuesto de carbono. Cada átomo de carbono está unido a sus átomos de carbono vecinos mediante enlaces químicos. La elasticidad de estos enlaces produce vibraciones resonantes, también conocido como fonones, que se puede medir con mucha precisión. Cuando una molécula interactúa con el grafeno, cambia estas vibraciones resonantes de una manera muy específica y cuantificable.

"El grafeno tiene solo un átomo de espesor, por lo que una molécula en su superficie en comparación es enorme y puede producir un cambio específico en la energía fonónica del grafeno, que podemos medir, "dijo Vikas Berry, profesor asociado y director de ingeniería química de la Facultad de Ingeniería de la UIC y autor del artículo. Los cambios en las características vibratorias del grafeno dependen de las características electrónicas únicas de la molécula agregada, conocido como su "momento dipolar".

"Podemos determinar el momento dipolar de la molécula añadida al grafeno midiendo los cambios en la energía fonónica del grafeno causados ​​por la molécula, "Berry explicó.

Berry y sus colegas usaron grafeno para identificar si el líquido cefalorraquídeo era de un paciente con ELA o esclerosis múltiple (dos trastornos neurodegenerativos progresivos) o de alguien sin enfermedad neurodegenerativa. Dado que no existe una prueba definitiva para la ELA, una prueba de diagnóstico objetiva ayudaría a los pacientes a comenzar a recibir tratamiento antes para retrasar la enfermedad.

El líquido cefalorraquídeo se obtuvo del Centro de recursos del cerebro humano y el líquido cefalorraquídeo, que almacena fluidos y tejidos de personas fallecidas. Baya, Dr. Ankit Mehta, profesor asistente de neurocirugía y director de oncología espinal en la Facultad de Medicina de la UIC, y sus colegas analizaron el líquido cefalorraquídeo de siete personas sin enfermedad neurodegenerativa; de 13 personas con ELA; de tres personas con esclerosis múltiple y de tres personas con una enfermedad neurodegenerativa desconocida.

"Vimos cambios únicos y distintos en las energías de fonón del grafeno dependiendo de si el fluido era de alguien con ELA, esclerosis múltiple o alguien sin enfermedad neurodegenerativa, ", Dijo Berry." También pudimos determinar si el líquido era de alguien mayor de 55 años o menor de 55 cuando analizamos el líquido cefalorraquídeo de pacientes con ELA. Creemos que la diferencia que vemos entre los pacientes con ELA más jóvenes y mayores se debe a las firmas bioquímicas únicas que estamos detectando y que se correlacionan con la ELA heredada. que suele producir síntomas antes de los 55 años, y lo que se conoce como ELA esporádica que ocurre más adelante en la vida ".

Berry cree que el grafeno está detectando firmas biológicas únicas:combinaciones de proteínas, y otras biomoléculas, presentes en el líquido cefalorraquídeo de personas con diferentes enfermedades.

"Las propiedades electrónicas del grafeno se han estudiado ampliamente, pero solo recientemente hemos comenzado a examinar sus propiedades fonónicas como una forma de detectar enfermedades, ", Dijo Berry." Y resulta que el grafeno es un detector extremadamente versátil y preciso de biofirmas de enfermedades que se encuentran tanto en los fluidos cerebroespinales como en las células completas ".