Với đại dịch COVID-19 đang lan rộng ở quy mô rộng lớn như vậy, việc phát hiện sớm và chính xác các bệnh nhiễm trùng trở nên khá quan trọng. Gần đây, các nhà nghiên cứu tại Viện Fraunhofer về độ tin cậy và tích hợp vi mô IZM cùng với các đối tác trong ngành và chăm sóc sức khỏe đã phát triển nền tảng cảm biến dựa trên graphene oxit để phát hiện các bệnh nhiễm trùng cấp tính như nhiễm trùng huyết hoặc các kháng thể chống lại coronavirus chỉ trong vài phút.
Nhóm đã làm việc trong dự án Graph-POC trong hai năm qua để giải quyết những khó khăn gặp phải trong quá trình chẩn đoán nhiễm trùng. Các nhà nghiên cứu hiện đang tập trung vào việc làm cho nó hữu ích trong việc xác định các trường hợp nhiễm trùng sớm do vi rút COVID-19 gây ra để giúp tìm ra phương thức lây lan của bệnh.
Khi bị nhiễm trùng, cơ thể con người hình thành các dấu ấn sinh học (protein hoặc phân tử) như một phản ứng. Các phân tử được đặt trên bề mặt của cảm biến dựa trên graphene có thể giúp phát hiện những dấu ấn sinh học này. Sự xuất hiện của nhiễm trùng có thể được xác định thông qua các phép đo khác biệt về nồng độ của các dấu ấn sinh học. Ôxít graphene không chỉ tương hợp sinh học và dẫn điện mà còn có độ tin cậy cao để phát hiện nhiễm trùng.
Cho đến nay, graphene oxit chỉ được sử dụng ở dạng ban đầu (đơn lớp 2D) trong vi điện tử. Nhóm Fraunhofer IZM hiện đang sử dụng nó trong cấu trúc 3D ở dạng mảnh để cải thiện bề mặt đo và đảm bảo độ chính xác của phép đo. Bên cạnh đó, điều này sẽ mở đường cho các ứng dụng tiếp theo như cảm nhận các khí độc hại như axeton hoặc carbon monoxide ở nhiệt độ môi trường.
Quá trình này khá đơn giản! Tất cả chỉ cần một giọt máu / nước bọt để thực hiện phân tích chính xác. Một vài phút sau khi nhỏ giọt lên bề mặt của cảm biến, kết quả xét nghiệm sẽ được truyền tải dưới dạng tín hiệu điện đến phòng khám của bác sĩ gia đình. Việc thay thế máu kéo dài trong phòng thí nghiệm mất khoảng 15 phút, do đó loại bỏ phỏng đoán và sai sót trong chẩn đoán, cho phép bác sĩ kê đơn phương pháp điều trị thích hợp hoặc kháng sinh thích hợp. Ngoài ra, xét nghiệm có thể được cấu hình để xác định các kháng thể tồn tại ngay cả sau khi bệnh nhân hồi phục sau nhiễm trùng.
Ngoài ra, nhóm đang làm việc để giải quyết một thách thức khác là mở rộng quy trình sản xuất để có thể sản xuất hàng loạt. Họ đang tìm cách sử dụng lớp phủ graphene oxit ở cấp độ wafer để đảm bảo quá trình xử lý hàng trăm con chip có thể diễn ra đồng thời. Dự án ban đầu để xác định các bệnh nhiễm trùng đã được lên kế hoạch hoạt động cho đến mùa xuân năm 2021, nhưng các nhà nghiên cứu dự đoán rằng cảm biến không thể được xác minh cho coronavirus trong một năm nữa.