Grafeno detecta vírus da covid-19 rapidamente e com precisão

Sensor desenvolvido por pesquisadores americanos, de custo reduzido, consegue flagrar o coronavírus em menos de cinco minutos

Grafeno: material com espessura de um átomo de carbono continua a mostrar sua incrível versatilidade ao detectar rapidamente o novo coronavírus. Crédito: AlexanderAlUS/Wikimedia Commons

Pesquisadores da Universidade de Illinois em Chicago (EUA) usaram com sucesso o grafeno – um dos materiais mais fortes e finos conhecidos – para detectar o vírus SARS-CoV-2 em experimentos de laboratório. Os pesquisadores dizem que a descoberta pode ser um grande avanço na detecção de coronavírus, com aplicações potenciais na luta contra a covid-19 e suas variantes.

Em experimentos, os pesquisadores combinaram folhas de grafeno, que são mais de 1.000 vezes mais finas do que um selo postal, com um anticorpo projetado para atingir a famosa proteína spike do coronavírus. Eles então mediram as vibrações de nível atômico dessas folhas de grafeno quando expostas a amostras covid-positivas e covid-negativas em saliva artificial. Essas folhas também foram testadas na presença de outros coronavírus, como a síndrome respiratória do Oriente Médio ou MERS-CoV.

Os pesquisadores descobriram que as vibrações da folha de grafeno acoplada ao anticorpo mudaram quando ela foi tratada com uma amostra covid-positiva, mas não quando ela foi tratada com uma amostra covid-negativa ou com outros coronavírus. Mudanças vibracionais, medidas com um dispositivo chamado espectrômetro Raman, ficaram evidentes em menos de cinco minutos. As descobertas foram publicadas na revista ACS Nano.

Aplicação urgente

“Temos desenvolvido sensores de grafeno por muitos anos. No passado, construímos detectores para células cancerosas e esclerose lateral amiotrófica (ELA). É difícil imaginar uma aplicação mais urgente do que ajudar a conter a propagação da pandemia atual”, disse Vikas Berry, professor e chefe de engenharia química no Colégio de Engenharia da Universidade de Illinois em Chicago e autor sênior do artigo. “Há uma necessidade clara na sociedade de melhores maneiras de detectar covid-19 e suas variantes com rapidez e precisão. Essa pesquisa tem o potencial de fazer uma diferença real. O sensor modificado é altamente sensível e seletivo para covid, e é rápido e barato.”

“Este projeto tem sido uma resposta incrivelmente nova à necessidade e demanda de detecção de vírus, com rapidez e precisão”, afirmou o coautor do estudo Garrett Lindemann, pesquisador da Carbon Advanced Materials and Products, ou Camp. “O desenvolvimento dessa tecnologia como um dispositivo de teste clínico tem muitas vantagens sobre os testes atualmente implantados e usados.”

Segundo Berry, o grafeno possui propriedades únicas que o deixam altamente versátil, tornando possível esse tipo de sensor.

Mudança específica

O grafeno é um material com a espessura de um átomo feito de carbono. A elasticidade e o movimento característicos das ligações químicas dos átomos de carbono podem produzir vibrações ressonantes. Também conhecidas como fônons, essas vibrações podem ser medidas com muita precisão. Quando uma molécula como a do vírus SARS-CoV-2 interage com o grafeno, ela muda essas vibrações ressonantes de uma forma muito específica e quantificável.

“O grafeno tem apenas um átomo de espessura. Então, uma molécula em sua superfície é relativamente enorme e pode produzir uma mudança específica em sua energia eletrônica”, disse Berry. “Neste experimento, modificamos o grafeno com um anticorpo e, em essência, nós o calibramos para reagir apenas com a proteína spike do SARS-CoV-2. Usando esse método, o grafeno poderia ser usado de forma semelhante para detectar variantes da covid-19.”

De acordo com os pesquisadores, as aplicações potenciais para um sensor de nível atômico de grafeno – de detecção de covid-19 a ELA e câncer – continuam a se expandir.

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