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Une équipe de recherche a découvert une nouvelle possibilité pour ce matériau dit « miracle » appelé graphène, en découvrant qu’il pouvait servir de base à un détecteur ultra-sensible du cancer.

Du graphène pour détecter des biomarqueurs du cancer

L’équipe de chercheurs s’est intéressé au potentiel du graphène froissé dans des applications de biodétection des maladies. Les scientifiques ont découvert des biomarqueurs subtils du cancer qui peuvent se cacher dans les acides nucléiques comme l’ADN et l’ARN.
« Quand vous avez un cancer, certaines séquences sont surexprimées », explique Michael Hwang, le premier auteur de cette étude. « Mais plutôt que de séquencer l’ADN de quelqu’un, ce qui prend beaucoup de temps et d’argent, nous pouvons détecter des segments spécifiques qui sont des biomarqueurs du cancer dans l’ADN et l’ARN qui sont sécrétés par les tumeurs dans le sang ».
L’équipe a simplement étiré une fine feuille de plastique et a placé du graphène par-dessus. En relâchant la feuille de plastique tendue, le graphène se contracte en une surface froissée, ce qui crée des cavités qui agissent comme des points chauds électriques avec une capacité à attirer et à piéger les molécules d’ADN et d’ARN.
« Lorsque vous froissez le graphène et créez ces régions concaves, la molécule d’ADN s’insère dans les courbes et les cavités de cette surface, de sorte qu’une plus grande partie des molécules interagit avec le graphène et que nous pouvons la détecter », explique Mohammad Heiranian, étudiant diplômé et co-premier auteur de cette étude. « Mais lorsque vous avez une surface plane, les autres ions de la solution aiment plus la surface que l’ADN, donc l’ADN n’interagit pas beaucoup avec le graphène et nous ne pouvons pas le détecter ».

Des performances impressionnantes

Les chercheurs l’ont démontré lors d’expériences impliquant de l’ADN et des microARN liés au cancer contenus à la fois dans une solution tampon et dans du sérum humain non dilué. Ils rapportent que la performance du graphène froissé était « des dizaines de milliers de fois » plus élevée que celle du graphène plat lorsqu’il s’agissait de détecter des molécules spécifiques.
« C’est la plus haute sensibilité jamais signalée pour la détection électrique d’une biomolécule », déclare Hwang. « Avant, il fallait des dizaines de milliers de molécules dans un échantillon pour les détecter. Avec ce dispositif, nous pouvions détecter un signal avec seulement quelques molécules. Je m’attendais à voir une certaine amélioration de la sensibilité, mais aussi forte que ce que nous avons observé ».
Les chercheurs affirment que ce biodétecteur pourrait être modifié pour identifier une série de protéines et de petites molécules, en fonction des biomarqueurs qu’ils souhaitent rechercher.

Un appareil portable

« L’objectif serait éventuellement de fabriquer des cartouches pour un appareil portable qui détecterait les molécules cibles dans quelques gouttes de sang », explique le responsable de cette étude, Rashid Bashir. « L’objectif final est d’obtenir des mesures rapidement, mais dans un format portable ».
Cette recherche a été publiée dans Nature Communications.
Source : University of Illinois at Urbana-Champaign
Crédit photo : Pixabay