2021年6月17日
伊利诺伊大学芝加哥分校(University of Illinois Chicago)的研究人员在实验室实验中成功使用石墨烯——已知最强、最薄的材料之一——检测SARS-CoV-2病毒。亚博网站下载研究人员表示，这一发现可能是冠状病毒检测方面的突破，在抗击COVID-19及其变体方面有潜在的应用价值。
在实验中，研究人员将比邮票薄1000倍以上的石墨烯薄片与一种针对冠状病毒上臭名昭著的刺突蛋白的抗体结合。然后，他们测量了这些石墨烯薄片在暴露于人工唾液中covid - 19阳性和阴性样本时的原子级振动。这些床单还在中东呼吸综合征(MERS-CoV)等其他冠状病毒存在的情况下进行了测试。
UIC的研究人员发现，当用covid - 19阳性样本处理时，抗体耦合石墨烯薄片的振动发生了变化，但当用covid - 19阴性样本或其他冠状病毒处理时，却没有变化。用拉曼光谱仪测量的振动变化在五分钟内就很明显。
他们的研究结果发表在该杂志上ACS Nano。
“我们多年来一直在开发石墨烯传感器。在过去，我们已经制造了癌细胞和ALS的探测器。很难想象还有比帮助遏制当前疫情蔓延更紧迫的应用。”UIC工程学院化学工程系主任Vikas Berry教授说，他也是这篇论文的资深作者。“社会显然需要更好的方法来快速和准确地检测COVID及其变体，这项研究有可能发挥真正的作用。改进后的传感器对COVID具有高灵敏度和选择性，而且速度快、价格便宜。”
“这个项目对快速准确地检测病毒的需求做出了惊人的新颖反应，”该研究的合著者加勒特·林德曼说，他是碳高级材料和产品(CAMP)的研究员。亚博网站下载“与目前部署和使用的测试相比，这种技术作为临床测试设备的发展有许多优势。”
Berry说，石墨烯被称为“神奇材料”，它具有独特的性能，使其高度通用，使这种传感器成为可能。
石墨烯是一种由碳组成的单原子厚材料。碳原子由化学键连接，其弹性和运动可以产生共振振动，也称为声子，可以非常精确地测量。当像SARS-CoV-2这样的分子与石墨烯相互作用时，它会以一种非常具体和可量化的方式改变这些共振振动。
“石墨烯只有一个原子的厚度，所以它表面的一个分子相对巨大，可以产生特定的电子能量变化，”贝里说。“在这个实验中，我们用抗体修饰了石墨烯，实际上，校准了它，使其只与SARS-CoV-2刺突蛋白反应。使用这种方法，石墨烯可以类似地用于检测COVID-19变异。”
研究人员表示，石墨烯原子级传感器的潜在应用——从检测COVID到ALS到癌症——将继续扩大。
在此基础上已提交了一项临时专利。
这篇论文的其他合著者包括UIC的Ngoc Hoang Lan Nguyen和sungjokim。这项工作由Ramaco Carbon及其下属的CAMP资助，部分由海军研究办公室资助。
来源:https://www.uic.edu/