Med COVID-19-pandemi, der spredes i så stor skala, er tidlig og præcis påvisning af infektioner blevet ret vigtig. For nylig har forskere ved Fraunhofer Institute for Reliability og Micro integration IZM sammen med partnerne inden for industri og sundhedspleje udviklet grafenoxidbaseret sensorplatform til påvisning af akutte infektioner som sepsis eller antistoffer mod coronavirus på få minutter.
Holdet har arbejdet med projektet Graph-POC i de sidste to år for at tackle de vanskeligheder, som diagnosen infektioner står overfor. Forskerne fokuserer nu på at gøre det nyttigt at identificere tidlige infektioner forårsaget af COVID-19-virus for at hjælpe i forsøgene på at spore infektionsformen.
Når en infektion opstår, danner den menneskelige krop biomarkører (proteiner eller molekyler) som et svar. Molekyler placeret på den grafenbaserede sensoroverflade kan hjælpe med at opdage disse biomarkører. Forekomsten af infektion kan bestemmes ved differentielle målinger af koncentrationen af biomarkører. Grafenoxidet er ikke kun biokompatibelt og elektrisk ledende, men meget pålideligt til påvisning af infektion.
Indtil nu er grafenoxid kun blevet brugt i sin oprindelige form (2D-monolag) i mikroelektronik. Fraunhofer IZM-teamet bruger det nu i en 3D-struktur i form af flager for at forbedre måleoverfladen og sikre nøjagtigheden af målingerne. Desuden vil dette bane vejen for yderligere applikationer som at registrere skadelige gasser som acetone eller kulilte ved omgivelsestemperatur.
Processen er ret enkel! Alt, hvad der kræves, er en enkelt dråbe blod / spyt for at udføre en nøjagtig analyse. Et par minutter efter påføring af dråben på sensorens overflade overføres testresultatet som elektriske signaler til huslægenes kontor. At udskifte det langvarige blodarbejde i laboratoriet tager cirka 15 minutter, hvorved gættet og fejlen ude af diagnosen fjernes, hvilket gør det muligt for lægen at ordinere den passende behandling eller passende antibiotika. Derudover kunne testen konfigureres til at identificere antistoffer, der findes, selv efter at en patient er kommet sig efter en infektion.
Derudover arbejder teamet på at tackle en anden udfordring med at opskalere produktionsprocessen for at muliggøre masseproduktion. De søger at bruge grafenoxidbelægningen på waferniveau for at sikre, at behandlingen af hundredvis af chips kan finde sted samtidigt. Det oprindelige projekt til identifikation af infektioner er planlagt til at arbejde indtil foråret 2021, men forskerne forudsiger, at sensoren ikke kan verificeres for coronavirus i endnu et år.