Van grafeen en een iets gewijzigd menselijk receptoreiwit kun je een chemische sensor maken die zich uitstekend leent voor massaproductie. Vraagt een multidisciplinaire aanpak maar dan heb je ook wat, stellen onderzoekers van de University of Pennsylvania.

In Nano Letters beschreven ze onlangs een geslaagde demonstratie met de mu-opioïdereceptor, een G-eiwitgekoppelde receptor die morfine en een reeks aanverwante opiumderivaten bindt.

Het komt voort uit twee onderzoekslijnen. Chemicus Jeffery Saven en anesthesioloog Renyu Liu hadden met computationele technieken de mu-opioïdereceptor herontworpen om hem handiger in het gebruik te maken. Dat wil zeggen oplosbaar in water (het menselijke eiwit is dat niet) en minder toxisch voor de E.coli-cultuur waaraan ze de massaproductie wilden toevertrouwen.

Tegelijk was nanotechnoloog Charlie Johnson bezig geweest met het hechten van een ander receptoreiwit op koolstofnanobuisjes. Dat eiwit was echter moeilijk te kweken en lastig stabiel te houden buiten het celmembraan waar hij gewoonlijk in zit.

Een onderling gesprekje leverde het idee op om iets dergelijks te proberen met de gemodificeerde mu-opioïdereceptor, die inmiddels wél volop beschikbaar was als los eiwit.

Het draaide uit op het idee om zo’n receptor te hechten aan een velletje grafeen, dat deel uitmaakt van een veldeffecttransistor (FET). Die maakt weer deel uit van een elektronisch circuit op een chip. Bindt de receptor een molecuul waar hij gevoelig voor is, zoals morfine of naltrexon, dan heeft dat zijn weerslag op de elektronenwolk van het grafeen. En dus op het gedrag van die transistor.

Productietechnisch voordeel hierbij is dat je de reepjes grafeen eerst op de chip kunt bevestigen, en dat je daarna pas het receptoreiwit hoeft aan te brengen. De Amerikanen hebben zo al 193 grafeen-eiwitsensoren naast elkaar op één chip gezet. Op één na deden ze het allemaal.

De volgende stap is om het echt rijp te maken voor massaproductie, en om er meer receptoreiwitten voor geschikt te maken.

bron: Penn News