Учёный использовал графен для одновременного выделения и детектирования биомолекул в одном месте

Новое исследование под руководством доцента Массачусетского университета в Амхерсте Цзиньлэя Пина позволило преодолеть серьёзную проблему одновременного выделения и детектирования молекул в одном месте микроустройства. Работа, недавно опубликованная в ACS Nano, демонстрирует важный прогресс в использовании графена для электрохимической обработки и анализа биологических образцов. Это может позволить устройствам "лаборатория-на-чипе" стать меньше и выдавать результаты быстрее.

Процесс детектирования биомолекул был сложным и долгим. "Обычно мы сначала должны выделить их в сложной среде в одном устройстве, а затем отправить в другое устройство или другое место в том же устройстве для детектирования", — говорит Пин. "Теперь мы можем выделять и детектировать их в одном и том же микроскопическом месте в микрофлюидном устройстве одновременно — этого ещё никто не демонстрировал".

Его лаборатория достигла этого прогресса, используя графен — одноатомный слой атомов углерода в виде сот — в качестве микроэлектродов в микрофлюидном устройстве.

"Мы обнаружили, что по сравнению с типичными инертными металлическими микроэлектродами, электролитическая стабильность графеновых микроэлектродов улучшена более чем в 1000 раз, что делает их идеальными для высокопроизводительного электрохимического анализа", — говорит он.

Кроме того, поскольку монослойный графен прозрачен, "мы разработали трёхмерную микрофлюидную стратегию с несколькими потоками, чтобы микроскопически детектировать выделенные молекулы и одновременно калибровать детектирование в направлении, нормальном к графеновым микроэлектродам".

Новый подход, разработанный в работе, прокладывает путь к созданию устройств "лаборатория-на-чипе" с максимальной временной и размерной эффективностью, говорит Пин. Также этот подход не ограничивается анализом биомолекул и потенциально может быть использован для разделения, детектирования и стимуляции микроорганизмов, таких как клетки и бактерии.

Соавторами статьи "Graphene-Enabled High-Performance Electrokinetic Focusing and Sensing" являются студенты Пина — Сяо Фань (первый автор) и Сяоюй Чжан.