Detección Rápida y Precisa de COVID-19 Usando Tecnología de Grafeno

Investigadores han usado grafeno — uno de los materiales más fuertes y finos conocidos — para detectar el virus SARS-CoV-2 en experimentos de laboratorio. El descubrimiento tiene aplicaciones potenciales en la lucha contra el COVID-19 y sus variantes.

Experimentos con Grafeno y Anticuerpos

En experimentos, investigadores combinaron láminas de grafeno — que son más de 1.000 veces más finas que un sello postal — con un anticuerpo diseñado para atacar la proteína de espiga del coronavirus. Luego midieron las vibraciones a nivel atómico de estas láminas de grafeno cuando se exponían a muestras COVID-positivas y COVID-negativas en saliva artificial. Estas láminas también se probaron en presencia de otros coronavirus como el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS-CoV).

Las vibraciones de la lámina de grafeno acoplada al anticuerpo cambiaron cuando se trató con una muestra COVID-positiva pero no cuando se trató con una muestra COVID-negativa u otros coronavirus. Los cambios vibracionales, medidos con un espectrómetro Raman, fueron evidentes en menos de cinco minutos.

Propiedades Únicas del Grafeno

El grafeno — llamado "material maravilla" — tiene propiedades únicas que lo hacen altamente versátil, haciendo posible este tipo de sensor. El grafeno es un material de un solo átomo de espesor compuesto de carbono. Los átomos de carbono están unidos por enlaces químicos cuya elasticidad y movimiento pueden producir vibraciones resonantes, también conocidas como fonones, que pueden medirse muy precisamente. Cuando una molécula como la del SARS-CoV-2 interactúa con el grafeno, cambia estas vibraciones resonantes de una manera muy específica y cuantificable.

Dado que el grafeno tiene solo un átomo de espesor, una molécula en su superficie es relativamente enorme y puede producir un cambio específico en su energía electrónica. En este experimento, los investigadores modificaron el grafeno con un anticuerpo y, en esencia, lo calibraron para reaccionar solo con la proteína de espiga del SARS-CoV-2. Usando este método, el grafeno podría usarse similarly para detectar variantes de COVID-19.