石墨烯“神奇材料”可用于快速、准确地检测COVID-19

时间：2021-06-17 00:00:00 来源：网络整理

伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员已经成功地利用石墨烯——已知的最强、最薄的材料之一——在实验室实验中检测SARS-CoV-2病毒。研究人员表示，这一发现可能是冠状病毒检测方面的突破，有可能应用于抗击COVID-19及其变体。

在实验中，研究人员将比邮票还要薄1000多倍的石墨烯薄片与一种针对冠状病毒上臭名昭著的刺峰蛋白的抗体结合在一起。然后，他们测量了这些石墨烯薄片在暴露于人工唾液中的新冠肺炎阳性和阴性样本时的原子水平振动。这些床单还在存在其他冠状病毒的情况下进行了测试，如中东呼吸综合征(MERS-CoV)。

UIC的研究人员发现，抗体偶联石墨烯薄片在使用新冠病毒阳性样本时振动发生变化，但在使用新冠病毒阴性样本或其他冠状病毒时不会发生变化。用一种叫做拉曼光谱仪的仪器测量的振动变化在五分钟内就可以很明显地显现出来。

他们的研究结果发表在《ACS Nano》杂志上。

“我们多年来一直在开发石墨烯传感器。过去，我们已经建造了用于癌细胞和ALS的探测器。很难想象有比帮助阻止当前大流行传播更紧迫的应用，”UIC工程学院化学工程系主任、该论文的资深作者维卡斯·贝里(Vikas Berry)教授说。“社会显然需要更好的方法来快速准确地检测COVID及其变体，这项研究有可能产生真正的影响。改进后的传感器对COVID - 19具有高灵敏度和选择性，而且速度快、价格便宜。”

该研究的合著者Garrett Lindemann是碳先进材料和产品(CAMp)的研究人员，他说:“这个项目是对快速准确检测病毒的需求的一种惊人的新颖反应。”“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具有许多优势。”

Berry说，石墨烯——一种被称为“神奇材料”的材料——具有独特的特性，使其具有多种用途，从而使这种类型的传感器成为可能。

石墨烯是一种由碳组成的单原子厚度的材料。碳原子被化学键束缚，化学键的弹性和运动可以产生共振振动，也被称为声子，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厚，所以其表面的分子相对巨大，可以产生特定的电子能变化，”Berry说。“在这个实验中，我们用抗体修饰石墨烯，本质上是校正它只与SARS-CoV-2刺突蛋白反应。使用这种方法，石墨烯也可以同样用于检测COVID-19变种。”

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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再到癌症——将继续扩大。

基于这项工作已经提交了一项临时专利。

论文的其他共同作者包括UIC的Ngoc Hoang Lan Nguyen和Sungjoon Kim。这项工作是由Ramaco Carbon和他们的附属机构CAMp资助的，一部分是由海军研究办公室资助的。

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