Grafen framträder som en mångsidig ny yta för att montera modellcellmembran som efterliknar dem i människokroppen, med potential för tillämpningar i sensorer för att förstå biologiska processer, sjukdomsupptäckt och läkemedelsscreening.

Skriver in Naturkommunikation , forskare vid University of Manchester ledd av Dr Aravind Vijayaraghavan, och Dr Michael Hirtz vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT), har visat att membran direkt kan "skrivas" på en grafenyta med en teknik som kallas Lipid Dip-Pen Nanolithography (L-DPN).

Människokroppen innehåller 100 biljoner celler, som var och en är inkapslad i ett cellmembran som i huvudsak är ett fosfolipid-dubbelskiktsmembran. Dessa cellmembran har en uppsjö av proteiner, jonkanaler och andra molekyler inbäddade i dem, var och en utför vitala funktioner.

Det är väsentligt, därför, att studera och förstå dessa system, därigenom möjliggöra deras tillämpning inom områden som biosensing, biokatalys och läkemedelsleverans. Med tanke på att det är svårt att åstadkomma detta genom att studera levande celler inuti människokroppen, forskare har utvecklat modellcellmembran på ytor utanför kroppen, att studera systemen och processerna under mer bekväma och tillgängliga förhållanden.

Dr Vijayaraghavans team i Manchester och deras medarbetare på KIT har visat att grafen är en spännande ny yta att montera dessa modellmembran på, och ger många fördelar jämfört med befintliga ytor.

Dr Vijayaraghavan sa:"För det första, lipiderna sprids jämnt på grafen för att bilda membran av hög kvalitet. Grafen har unika elektroniska egenskaper; det är en halvmetall med avstämbar ledningsförmåga.

"När lipiderna innehåller bindningsställen som enzymet som kallas biotin, vi visar att det aktivt binder till ett protein som heter streptavidin. Också, när vi använder laddade lipider, det sker laddningsöverföring från lipiderna till grafen vilket ändrar dopningsnivån i grafen. Alla dessa tillsammans kan utnyttjas för att producera nya typer av grafen/lipidbaserade biosensorer."

Dr Michael Hirtz (KIT) förklarar L-DPN-tekniken:"Tekniken använder en mycket skarp spets med en spets i intervallet flera nanometer som ett sätt att skriva lipidmembran på ytor på ett sätt som liknar vad en fjäderpenna gör med bläck på papper. Den lilla storleken på spetsen och precisionsmaskinen som styr den möjliggör naturligtvis mycket mindre mönster, mindre än celler, och till och med ända ner till nanoskalan."

"Genom att använda uppsättningar av dessa tips kan flera olika blandningar av lipider skrivas parallellt, möjliggör subcellulära mönster med olika kemisk sammansättning."