Ny grafensensor til forbedring af hepatitis -diagnosen

Et nyt samarbejdsprojekt mellem Storbritannien og Kina udvikler en sensor, der giver en let, billig metode til diagnosticering af hepatitis på stedet ved hjælp af grafen-et avanceret 2-D-materiale kendt for sin høje elektriske ledningsevne. Sensoren vil være den første til samtidigt at teste for tre typer hepatitis - A, B og C - ud af de fem typer, der findes. Multipartnerprojektet, støttet af Storbritanniens Newton Fund og ledet af Biovici, vil samle National Physical Laboratory (NPL), universitetet i Chongqing, Swansea University, og branchepartner CTN, at udvikle denne nye diagnostiske teknologi.

Hepatitis er et stort globalt sundhedsproblem, med næsten 400 millioner mennesker verden over berørt, hvilket resulterer i over 1,4 millioner dødsfald om året. Verdenssundhedsorganisationen har rapporteret, at 257 millioner mennesker er smittet med hepatitis B alene. Dem, der er ramt af hepatitis, lider af kronisk infektion, resulterer i en million dødsfald om året fra levercirrhose og kræft, med 40% af disse dødsfald i Kina. Finansieret af Storbritanniens Newton Fund, som har til formål at fremme partnerlandenes økonomiske udvikling og sociale velfærd ved at styrke videnskabs- og innovationskapacitet, dette projekt har til formål at hjælpe med at tackle forekomsten af ​​hepatitis i Kina. Hepatitis B især er endemisk i Kina, med en tredjedel af de 350 millioner inficerede individer verden over, der er bosat i Kina.

Blodprøver bruges i øjeblikket som diagnostisk metode til hepatitis, men der er udfordringer forbundet med dette. Med blodprøver, resultaterne kan tage fem til syv dage, hvor patienter stadig smitter og derfor er en risiko for de ikke-inficerede. I øvrigt, teknikken er invasiv og dyr, da det kræver medicinsk personale.

Graphene er et 2-D materiale med unikke elektriske og mekaniske egenskaber, som stammer fra dens en-atom-tykke struktur. Materialets usædvanlige elektroniske egenskaber, overfladefølsomhed og selektivitet gør den ideel til sensorapplikationer, herunder dem, der bruges til medicinsk diagnose. Til dato, grafen elektrokemiske biosensorer findes til diagnosticering af en type hepatitis. Dette projekt, imidlertid, udvikler sensorer til påvisning af tre typer hepatitis ad gangen, ved hjælp af tre grafensensorer, hver skræddersyet til at identificere antistofferne forbundet med en bestemt hepatitisstamme, integreret i en enkelt test. I modsætning til konventionelle blodprøver, denne sensor giver en ikke-invasiv, hurtig og billigere screeningsmetode. Denne metodes lethed og hastighed vil være til gavn for massetestning af maden, landbrug og uddannelse arbejdsstyrker i Kina, over 300 millioner mennesker, for hvem test er obligatoriske.

Teamets tilgang er at bruge grafensensorteknologien til at udvikle et plejediagnostisk punkt til tidlig påvisning og overvågning af flere spyt- eller serumbaserede hepatitisbiomarkører. Dette bliver en roman, realtids overvågningssensorteknologi, baseret på kemisk modificeret grafen, der samtidig overvåger for hepatitis A, B og C. Testen vil være enkel, billige og hurtige, ligner en blodsukkersensor eller graviditetstest men tester spyt i stedet. Dette toårige projekt vil udvikle en prototype, og fastslå pålideligheden, sensorens stabilitet og følsomhed som forberedelse til kommercialiseringen. Det anslås, at hvis sensoren produceres i store mængder, hver enhed kan koste så lidt som £ 1 GBP.

Mens hver af de fem partnere, der er involveret i projektet, har en anden rolle, alle deres aktiviteter kræves i kombination for effektiv udvikling af denne nye teknologi. De to kinesiske partnere, CTN og Chongqing University, er ansvarlige for grafen -enheds produktion og fremstilling. På karakteriseringssiden, NPL udfører elektrisk karakterisering og test, mens Swansea University udfører kemisk karakterisering. Endelig, Biovici, der udvikler næste generations POC-diagnostiske enheder, er ansvarlig for emballage og kommercialisering.

Dr. Olga Kazakova, Principle Research Scientist in Advanced Materials på NPL, sagde:"Graphens unikke egenskaber betyder, at det har et stort potentiale til at blive brugt i en række forskellige applikationer. Ud over hepatitis, det kan bruges i andre lignende tests, herunder allergen sensorer, forurenende identifikation og andre biovidenskabelige applikationer. Det er bydende nødvendigt for os at forstå materialets nøjagtige egenskaber for at kunne vurdere, hvordan det kan fremstilles og bruges i disse forskellige applikationer. Dette er et centralt fokus for os og National Graphene Metrology Center på NPL understøtter kommercialisering og anvendelse af det avancerede materiale ved at udføre verdensledende forskning i dets måling og karakterisering. Gennem denne forskning, vi arbejder på at udvikle internationale standarder for grafen, som vil hjælpe med at låse op for nye applikationer til det utrolige materiale. "

Paul Morgan, Chief Executive hos Biovici, sagde:"Dette samarbejde mellem NPL, Swansea Universitets Center for NanoHealth og vores partnere i Kina åbner en enestående mulighed for at udvikle en lavpris, overkommelig test, hvilket vil medføre store fordele for den globale kamp mod spredningen af ​​denne meget smitsomme sygdom. Mange mennesker forbinder hepatitis som et problem, der sker andre steder og ikke i deres hjemland. Imidlertid, hepatitis er en global epidemi, der hurtigt påvirker dele af Storbritannien, i hele Europa og USA. "

Professor Owen Guy, Direktør (teknik) ved Center for NanoHealth ved Swansea University, sagde:"Ved hjælp af halvlederprocesteknologi, der anvendes på grafen, kan vi lave billige sensorer. Med den rigtige lab-on-chip-teknologi, der er potentiale til at udvikle sensorer til en lang række diagnostiske og screeningsapplikationer. "