Détection rapide et précise du COVID-19 par technologie graphène

Des chercheurs ont utilisé le graphène — l'un des matériaux les plus résistants et les plus fins connus — pour détecter le virus SARS-CoV-2 dans des expériences en laboratoire. La découverte a des applications potentielles dans la lutte contre le COVID-19 et ses variants.

Méthode : anticorps couplés au graphène

Dans les expériences, les chercheurs ont combiné des feuilles de graphène — plus de 1 000 fois plus fines qu'un timbre-poste — avec un anticorps conçu pour cibler la protéine de pointe du coronavirus. Ils ont ensuite mesuré les vibrations au niveau atomique de ces feuilles de graphène lorsqu'elles étaient exposées à des échantillons de salive artificielle COVID-positifs et COVID-négatifs. Ces feuilles ont également été testées en présence d'autres coronavirus comme le syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV).

Les vibrations de la feuille de graphène couplée à l'anticorps ont changé lorsqu'elle était traitée avec un échantillon COVID-positif, mais pas avec un échantillon COVID-négatif ou avec d'autres coronavirus. Les changements vibratoires, mesurés avec un spectromètre Raman, étaient évidents en moins de cinq minutes.

Pourquoi le graphène ?

Le graphène — qualifié de « matériau merveilleux » — a des propriétés uniques qui le rendent hautement polyvalent, rendant ce type de capteur possible. Le graphène est un matériau monoatomique composé de carbone. Les atomes de carbone sont liés par des liaisons chimiques dont l'élasticité et le mouvement peuvent produire des vibrations de résonance, également appelées phonons, qui peuvent être mesurées très précisément. Lorsqu'une molécule comme le SARS-CoV-2 interagit avec le graphène, elle modifie ces vibrations de résonance d'une manière très spécifique et quantifiable.

Puisque le graphène n'a qu'un atome d'épaisseur, une molécule sur sa surface est relativement énorme et peut produire un changement spécifique dans son énergie électronique. Dans cette expérience, les chercheurs ont modifié le graphène avec un anticorps et, en substance, l'ont calibré pour réagir uniquement avec la protéine de pointe du SARS-CoV-2. En utilisant cette méthode, le graphène pourrait être utilisé de manière similaire pour détecter les variants du COVID-19.