Vad kan grafen inte göra? Du kan skrapa "upptäcka cancer" från listan.

Genom att ansluta hjärnceller till grafen, forskare vid University of Illinois i Chicago har visat att de kan skilja en enda hyperaktiv cancercell från en normal cell, pekar vägen för att utveckla en enkel, icke -invasivt verktyg för tidig cancerdiagnos.

"Detta grafensystem kan detektera aktivitetsnivån för en gränssnittscell, "säger Vikas Berry, docent och chef för kemiteknik vid UIC, som ledde forskningen tillsammans med Ankit Mehta, biträdande professor i klinisk neurokirurgi vid UIC College of Medicine.

"Grafen är det tunnaste kända materialet och är mycket känsligt för vad som än händer på dess yta, "Sa Berry. Nanomaterialet består av ett enda lager av kolatomer kopplade i ett sexkantigt kycklingtrådsmönster, och alla atomer delar ett moln av elektroner som rör sig fritt omkring ytan.

"Cellens gränssnitt med grafen omarrangerar laddningsfördelningen i grafen, som modifierar atomvibrationens energi som detekteras genom Raman -spektroskopi, "Berry sa, med hänvisning till en kraftfull arbetshästteknik som rutinmässigt används för att studera grafen.

Atomvibrationsenergin i grafens kristallgitter varierar beroende på om den är i kontakt med en cancercell eller en normal cell, Berry sa, eftersom cancercellens hyperaktivitet leder till en högre negativ laddning på dess yta och frisättning av fler protoner.

"Det elektriska fältet runt cellen skjuter bort elektroner i grafens elektronmoln, " han sa, som ändrar kolatomernas vibrationsenergi. Förändringen i vibrationsenergi kan fastställas genom Raman -kartläggning med en upplösning på 300 nanometer, han sa, möjliggör karakterisering av aktiviteten hos en enda cell.

Studien, rapporteras i tidningen ACS -tillämpade material och gränssnitt , tittade på odlade mänskliga hjärnceller, jämföra normala astrocyter med sin cancer -motsvarighet, den mycket maligna hjärntumören glioblastoma multiforme. Tekniken studeras nu i en musmodell av cancer, med resultat som är "mycket lovande, "Berry sa. Experiment med patientbiopsier skulle vara längre ner på vägen.

"När en patient har opererat hjärntumör, vi kan använda denna teknik för att se om tumören återfaller, "Berry sa." För detta, vi skulle behöva ett cellprov som vi kunde koppla ihop med grafen och se om det fortfarande finns cancerceller. "

Samma teknik kan också fungera för att skilja mellan andra celltyper eller cellaktivitet.

"Vi kanske kan använda den med bakterier för att snabbt se om stammen är grampositiv eller gramnegativ, "Berry sa." Vi kanske kan använda den för att upptäcka skärdceller. "

Tidigare i år, Berry och andra medarbetare introducerade nanoskala krusningar i grafen, får den att agera annorlunda i vinkelräta riktningar, användbart för elektronik. De rynkade grafenen genom att dra den över en rad stavformade bakterier, därefter vakuum-krympande bakterierna.

"Vi tog det tidigare arbetet och vände det på något sätt, "Sa Berry." I stället för att lägga grafen på celler, vi lade celler på grafen och studerade grafens atomvibrationer. "