Les scientifiques utilisent des feuilles de graphène pour améliorer les tests de diagnostic à domicile en laboratoire sur puce

Les scientifiques utilisent des feuilles de graphène pour améliorer les tests de diagnostic à domicile en laboratoire sur puce

Credit: Panteli et al.

Des chercheurs de l’Imperial College de Londres ont amélioré un capteur électronique qui peut être utilisé pour une détection rapide des maladies infectieuses comme le COVID-19.

Le capteur, appelé transistor à effet de champ sensible aux ions (ISFET), peut être intégré à l’électronique pour créer un test de maladie infectieuse qui pourrait rivaliser avec la fiabilité des tests PCR. Ils pourraient également effectuer aussi rapidement que les tests de flux latéral et fournir des tests de santé à domicile de 30 minutes pour les maladies infectieuses.

L’étalon-or actuel des tests COVID-19, le test PCR, doit être envoyé aux laboratoires pour traitement. Les alternatives rapides à domicile, les tests de flux latéral, fournissent des résultats rapides mais avec une précision moindre.

Les ISFET, qui fonctionnent en détectant le changement de pH (acidité) des liquides, peuvent être intégrés à la technologie « laboratoire sur puce » pour traiter très rapidement les résultats sur la puce elle-même. Cependant, les liquides avec lesquels ils entrent en contact peuvent altérer leur surface de détection, ce qui provoque une « dérive », un changement incontrôlable, continu et lent du signal de sortie sans modification de l’acidité du liquide.

Maintenant, les chercheurs de l’Impériale ont ajouté une feuille de graphène – une seule couche d’atomes de carbone qui est plus de 200 000 fois plus mince qu’un cheveu humain mais 200 fois plus résistante que l’acier – au capteur et ont découvert qu’elle réduisait sa dérive de 50 %. Leur nouvelle approche combat l’instabilité chimique du capteur à son origine, la surface de détection. Ceci, associé à d’autres améliorations, pourrait être la clé pour remédier à la dérive de l’ISFET, permettant une nouvelle génération de capteurs de surface modifiés pour les applications de laboratoire sur puce comme les tests de maladie à domicile.

L’auteur principal de l’article correspondant, le Dr Christoforos Panteli, du département d’ingénierie électrique et électronique de l’Impériale, a déclaré : « Le besoin de systèmes de laboratoire sur puce fiables et rapides est très important. Notre innovation signifie que les ISFET à surface modifiée pourraient être un nouveau , et peut-être mieux, une voie vers des systèmes de détection chimique de laboratoire sur puce hautes performances contre les maladies infectieuses. »

Détection électronique

Les ISFET peuvent être utilisés pour détecter les maladies infectieuses en détectant les changements de pH dans les fluides corporels causés par l’ARN viral tel que le SRAS, le CoV2 et le virus Zika, ainsi qu’en surveillant les niveaux de glucose chez les patients diabétiques.

Lors de la fabrication, le processus utilisé pour produire la puce électronique de l’ISFET dépose un matériau sur la surface qui est sensible au pH du liquide testé. Cette couche supérieure de détection est modifiée lorsqu’elle est en contact avec le liquide, provoquant la dérive chimique en temps réel trouvée sur le capteur.

Les chercheurs ont prouvé que la modification de la surface est un moyen efficace d’améliorer les performances du capteur sans avoir besoin de circuits supplémentaires.

Alors que le graphène améliore les performances de 50%, les chercheurs affirment que leur méthode d’amélioration peut être développée davantage pour remédier à tous les inconvénients du capteur. La prochaine étape sera d’améliorer la qualité du processus de transfert du graphène sur la surface du capteur. Cela inclura des discussions avec l’industrie sur les méthodes de dépôt qui maintiennent des coûts bas à grande échelle et le développement de ces méthodes en laboratoire.

« Drifted Drift of CMOS ISFET pH Sensors Using Graphene Sheets » par Panteli et al., publié dans Capteurs IEEE 2021.


Le graphène peut être utilisé pour détecter le COVID-19 rapidement et avec précision


Plus d’information:
Christoforos Panteli et al, Réduction de la dérive des capteurs de pH CMOS ISFET utilisant des feuilles de graphène, Journal des capteurs IEEE (2021). DOI : 10.1109 / JSEN.2021.3074748

Fourni par l’Imperial College de Londres

Citation: Des scientifiques utilisent des feuilles de graphène pour améliorer les tests de diagnostic à domicile en laboratoire sur puce (2021, 2 novembre) récupéré le 2 novembre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-11-scientists-graphene-sheets-lab- on-chip-at-home.html

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