石墨烯是第一种真正意义上的二维晶体材料，具有特殊的化学和物理性能。2010年MIPT的两位研究人员Andre Geim和 Konstantin Novoselov被授予诺贝尔奖，以表彰他们在二维材料石墨烯方面的重大突破。目前致力于将石墨烯和其他二维材料商业化的研究如雨后春笋。而其中石墨烯的一项潜在应用就包括生物医用技术，这也是MIPT纳米光电中心纳米光学和等离子体激元实验室的研究人员正在进行的研究。
免标记生物传感器在生物化学和制药实验室方面还是比较新奇的概念，这种传感器也会使工作更简单。这种传感器可以让研究人员探测低浓度的生物分子，例如RNA、DNA和蛋白质等，并且研究其化学性质。和其他生物化学方法不同，荧光或放射性标记法对于这些生物传感器来说不是必要的，从而使得实验变得更加简单，同时也可以减少数据错误的可能性。
这项技术的主要应用范围包括制药、科学研究、医用诊断、食品质量管理和有毒物质的探测。经过临床医学实验验证，无标记生物传感器获得的数据非常可信。这种方法的优势在于，配体和不同目标物之间的生物化学反应动力学可以被实时观测到，这使得研究人员可以获得关于反应速率方面的更加精确的数据。这些收集的数据可以反应药物的效率和有毒性等方面的信息，且当目标细胞如果是健康的，理想情况下药物应该不起作用。
大多数无标记生物传感器是基于表面等离子体共振光谱(SPR)开发的。共振因素取决于材料的表面特性，因此微量的外来物质也会影响结果。生物传感器能够检测一平方毫米内一万亿分之在一克的物质。这种类型的商用设备的销售模式类似于“刀片”的业务模式，包括一项基本设备和昂贵的消耗装置。这个基本设备就是生物传感器本身，包括光学、微流体和电子产品等;而消耗品则是传感器芯片，由玻璃基板、薄金膜和连接层组成。传感器芯片目前使用的两种连接层技术都是20年前开发的，以自组装硫醇的分子或一层水凝胶为基础。该公司出售的生物传感器和消耗品的利润可谓是均匀分布，达到了50:50的比率。
该专利的作者Aleksey Arsenin 和 Yury Stebunov希望可以通过这种方式替换掉现在使用的传感器芯片。在特定条件下，使用石墨烯和氧化石墨烯作为金属薄膜和生物层之间的连接层可有效提高生物探测器的灵敏度。使用氧化石墨烯生物传感器芯片来分析DNA杂交反应的研究论文发表在美国化学协会的《应用材料与界面》杂志上。除了比普通商用产品的灵敏度更高，这种传感器芯片拥有生物特异性，且可以多次使用，从而降低成本。
和传统的SPR光谱法相比，石墨烯的使用可以大大提高传感器的灵敏度，达到十倍以上，可以引起生物探测方面的革命。目前生物传感器不能用于分析大分子生物产品，而目前每年超过一半的药物的分子重量较轻。石墨烯芯片表面药物目标的固定将使得科学家可以测试目标和小分子之间的相互作用。因此石墨烯在生物传感器中的使用有助于药物的发展和克服目前无法解决的危险疾病。研究人员将进一步努力提高其开发产品的性能，并且希望对于一些特定的反应，基于石墨烯这种新型碳材料的生物传感器芯片会提供更好的灵敏度。他们也在考虑将石墨烯芯片商业化。仅仅在2014年，大约100亿美元被用于临床研究。据估算，每年的生物传感器芯片市场大约有3亿美元。具有卓越性能的石墨烯生物传感器芯片将会进一步加强目前芯片的性能。