Με την εξάπλωση της πανδημίας COVID-19 σε τόσο μεγάλη κλίμακα, η έγκαιρη και ακριβής ανίχνευση λοιμώξεων έχει γίνει πολύ σημαντική. Πρόσφατα, ερευνητές στο Ινστιτούτο Αξιοπιστίας και Μικροενσωμάτωσης Fraunhofer IZM μαζί με τους συνεργάτες της βιομηχανίας και της υγειονομικής περίθαλψης ανέπτυξαν πλατφόρμα αισθητήρων με βάση το οξείδιο του γραφενίου για την ανίχνευση οξέων λοιμώξεων όπως σήψη ή τα αντισώματα κατά του κοροναϊού μέσα σε λίγα λεπτά.
Η ομάδα εργάζεται στο έργο Graph-POC τα τελευταία δύο χρόνια για να αντιμετωπίσει τις δυσκολίες που αντιμετωπίζει η διάγνωση λοιμώξεων. Οι ερευνητές επικεντρώνονται τώρα στο να καταστήσουν χρήσιμο τον εντοπισμό πρώιμων λοιμώξεων που προκαλούνται από τον ιό COVID-19 για να βοηθήσουν στις προσπάθειες εντοπισμού του τρόπου εξάπλωσης της λοίμωξης.
Όταν εμφανίζεται μια λοίμωξη, το ανθρώπινο σώμα σχηματίζει βιοδείκτες (πρωτεΐνες ή μόρια) ως απόκριση. Μόρια τοποθετημένα στην επιφάνεια του αισθητήρα με βάση το γραφένιο θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην ανίχνευση αυτών των βιοδεικτών. Η εμφάνιση μόλυνσης μπορεί να προσδιοριστεί μέσω διαφορικών μετρήσεων της συγκέντρωσης των βιοδεικτών. Το οξείδιο του γραφενίου δεν είναι μόνο βιοσυμβατό και ηλεκτρικά αγώγιμο αλλά εξαιρετικά αξιόπιστο για την ανίχνευση λοίμωξης.
Μέχρι τώρα, το οξείδιο του γραφενίου έχει χρησιμοποιηθεί στην αρχική του μορφή (μονοδιάστατη 2D) μόνο στη μικροηλεκτρονική. Η ομάδα Fraunhofer IZM το χρησιμοποιεί τώρα σε μια τρισδιάστατη δομή με τη μορφή νιφάδων για τη βελτίωση της επιφάνειας μέτρησης και τη διασφάλιση της ακρίβειας των μετρήσεων. Εκτός αυτού, αυτό θα ανοίξει το δρόμο για περαιτέρω εφαρμογές όπως η ανίχνευση επιβλαβών αερίων όπως η ακετόνη ή το μονοξείδιο του άνθρακα σε θερμοκρασία περιβάλλοντος.
Η διαδικασία είναι αρκετά απλή! Το μόνο που χρειάζεται είναι μια σταγόνα αίματος / σάλιου για να γίνει ακριβής ανάλυση. Λίγα λεπτά μετά την εφαρμογή της πτώσης στην επιφάνεια του αισθητήρα, το αποτέλεσμα της δοκιμής μεταφέρεται ως ηλεκτρικά σήματα στο γραφείο του οικογενειακού γιατρού. Η αντικατάσταση της παρατεταμένης εργασίας αίματος στο εργαστήριο διαρκεί περίπου 15 λεπτά, εξαλείφοντας έτσι την εικασία και το σφάλμα από τη διάγνωση, επιτρέποντας στον ιατρό να συνταγογραφήσει την κατάλληλη θεραπεία ή τα κατάλληλα αντιβιοτικά. Επιπλέον, το τεστ θα μπορούσε να διαμορφωθεί ώστε να εντοπίζει αντισώματα που υπάρχουν ακόμη και μετά την ανάρρωση ενός ασθενούς από μια μόλυνση.
Επιπλέον, η ομάδα εργάζεται για να αντιμετωπίσει μια άλλη πρόκληση της κλιμάκωσης της παραγωγικής διαδικασίας για να επιτρέψει τη μαζική κατασκευή. Επιδιώκουν να χρησιμοποιήσουν την επίστρωση οξειδίου του γραφενίου σε επίπεδο γκοφρέτας για να διασφαλίσουν ότι η επεξεργασία εκατοντάδων τσιπ μπορεί να πραγματοποιηθεί ταυτόχρονα. Το αρχικό έργο για τον εντοπισμό λοιμώξεων έχει προγραμματιστεί να λειτουργήσει έως την άνοιξη του 2021, αλλά οι ερευνητές προβλέπουν ότι ο αισθητήρας δεν μπορεί να επαληθευτεί για τον κοροναϊό για άλλο ένα έτος.