Graphene used to identify cancerous cells / Il grafene usato per identificare le cellule cancerose.
Scientists at Chicago’s University of Illinois have discovered what they claim is the first method of detecting cancer using graphene.
By interfacing brain cells onto graphene, the researchers were able to differentiate a single hyperactive cancerous cell from a normal cell. It’s believed the discovery could pave the way for a relatively straightforward, noninvasive diagnostic tool for detecting the disease.
Graphene’s single layer of carbon atoms share a cloud of electrons that move freely around its surface, making it extremely sensitive to changes. Compared to healthy cells, the hyperactivity of cancerous cells leads to a higher negative charge on the graphene’s surface, resulting in the release of more protons, and a change in the atomic vibration energy in graphene’s crystal lattice structure. This change is mapped using Raman spectography with a resolution of 300 nanometres.
“This graphene system is able to detect the level of activity of an interfaced cell,” said Vikas Berry, associate professor and head of chemical engineering at UIC, who led the research.
“The cell’s interface with graphene rearranges the charge distribution in graphene, which modifies the energy of atomic vibration as detected by Raman spectroscopy.”
The study, published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces, looked at cultured human brain cells, comparing normal astrocytes to their cancerous counterparts, the highly malignant brain tumour glioblastoma multiforme. The method is now being used in a mouse model of cancer, and Berry says the results so far are “very promising”. Experiments with patient biopsies are planned for the future.
“Once a patient has brain tumour surgery, we could use this technique to see if the tumour relapses,” Berry said. “For this, we would need a cell sample we could interface with graphene and look to see if cancer cells are still present.”
According to the researchers, the technique could also have applications for other diseases.
“We may be able to use it with bacteria to quickly see if the strain is Gram-positive or Gram-negative,” said Berry. “We may be able to use it to detect sickle cells.”
ITALIANO
Gli scienziati della University of Illinois di Chicago hanno scoperto ciò che a loro parere è il primo metodo per rilevare il cancro utilizzando il grafene.
Con l'interfacciamento delle cellule cerebrali sul grafene, i ricercatori sono stati in grado di differenziare una singola cellula cancerosa iperattiva da una cellula normale. Si ritiene che la scoperta potrebbe aprire la strada ad uno strumento diagnostico relativamente semplice, non invasivo per individuare la malattia.
Il singolo strato di grafene di atomi di carbonio condivide una nube di elettroni che si muovono liberamente intorno alla sua superficie, rendendolo estremamente sensibile alle variazioni. Rispetto alle cellule sane, l'iperattività delle cellule cancerose porta ad una maggiore attività negativa sulla superficie del grafene, con conseguente rilascio di più protoni, e a un cambiamento nella energia di vibrazione atomica nella struttura del reticolo cristallino di grafene. Questo cambiamento è mappato utilizzando la spettroscopia Raman con una risoluzione di 300 nanometri.
"Questo sistema di grafene è in grado di rilevare il livello di attività di una cellula interfacciata", ha detto Vikas Berry, professore associato e capo di ingegneria chimica presso UIC, che ha guidato la ricerca.
"L'interfaccia cellulare con grafene riorganizza la distribuzione di carica nel grafene, che modifica l'energia della vibrazione atomica, come rilevato dalla spettroscopia Raman".
Lo studio, pubblicato sulla rivista ACS Materials & Interfaces applicata, ha esaminato le cellule cerebrali umane in coltura, confrontando gli astrociti normali alle loro controparti cancerose, altamente maligne del tumore cerebrale glioblastoma multiforme. Il metodo viene ora utilizzato in un modello murino di cancro, e Berry dice che i risultati ottenuti finora sono "molto promettenti". Esperimenti con biopsie dei pazienti sono previste per il futuro.
"Una volta che un paziente ha subito un itervento di chirurgia al tumore al cervello, si potrebbe utilizzare questa tecnica per vedere se sono presenti le recidive del tumore", ha detto Berry. "Per questo, avremmo bisogno di un campione di cellule che potremmo interfacciare con grafene e guardare per vedere se le cellule tumorali sono ancora presenti."
Secondo i ricercatori, la tecnica potrebbe anche avere applicazioni per altre malattie.
"Potremmo essere in grado di usarlo con i batteri per vedere rapidamente se il ceppo è Gram-positivi o Gram-negativi", ha detto Berry. "Potremmo essere in grado di usarlo per rilevare le cellule falciformi."
Da:
https://www.theengineer.co.uk/graphene-used-to-identify-cancerous-cells/?cmpid=tenews_2922992
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