Первое использование графена для обнаружения раковых клеток

Исследователи из Университета Иллинойса в Чикаго показали, что, помещая клетки мозга на графен, можно отличить одну гиперактивную раковую клетку от нормальной. Это открывает путь к созданию простого неинвазивного инструмента для ранней диагностики рака.

Как это работает:

• Графен — это одноатомный слой углерода в виде гексагональной решётки, обладающий высокой чувствительностью к изменениям на своей поверхности.
• Принцип обнаружения: Контакт клетки с графеном меняет распределение заряда в его электронном облаке. Это, в свою очередь, изменяет энергию атомных колебаний (фононов) в кристаллической решётке графена.
• Ключевое отличие: Гиперактивные раковые клетки имеют более высокий отрицательный поверхностный заряд и выделяют больше протонов. Это создаёт иное электрическое поле, которое сильнее отталкивает электроны в графене, чем в случае с нормальной клеткой.
• Метод измерения: Изменение энергии колебаний точно фиксируется с помощью Рамановской спектроскопии с разрешением 300 нанометров, что позволяет анализировать активность единичной клетки.

Исследование и перспективы:

• В работе, опубликованной в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, сравнивали культивируемые нормальные астроциты человека и клетки высокозлокачественной опухоли мозга — глиобластомы.
• Технология уже тестируется на мышиной модели рака с «очень многообещающими» результатами. Испытания на биоптатах пациентов — следующий этап.
• Потенциальное применение: мониторинг рецидива опухоли после операции путём анализа клеточного образца на графене.
• Метод может быть адаптирован для дифференциации других типов клеток, например, для быстрого определения грамположительных или грамотрицательных бактерий или обнаружения клеток при серповидноклеточной анемии.

Развитие технологии:

Идея родилась из предыдущей работы группы, где графен укладывали на бактерии, чтобы создать наноложбины для электроники. В данном случае подход был «перевёрнут»: клетки поместили на графен для изучения его атомных колебаний.