石墨烯粉體

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研究發現“神奇材料”石墨烯可被用于快速、準確地檢測新冠病毒

2021-06-28 13:37:37

據外媒報道,伊利諾伊大學芝加哥分校的研究人員已經成功地使用石墨烯--已知最堅固、最薄的材料之一--在實驗室實驗中檢測SARS-CoV-2病毒。研究人員說,這一發現可能是新冠病毒檢測方面的一個突破,有可能應用于對抗COVID-19及其變種。

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在實驗中,研究人員將厚度只有郵票1/1000的石墨烯片與一種旨在針對新冠病毒上臭名昭著的刺突糖蛋白的抗體相結合。然后他們測量了這些石墨烯片在接觸人工唾液中的COVID陽性和COVID陰性樣本時的原子級振動。在有其他冠狀病毒,如中東呼吸綜合征冠狀病毒(MERS-CoV)的情況下,也對這些石墨烯片進行了測試。

伊利諾伊大學芝加哥分校的研究人員發現,當用COVID-19陽性樣本處理時,抗體耦合石墨烯片的振動發生了變化,但用COVID-19陰性樣本或其他冠狀病毒處理時則沒有變化。用一種叫做拉曼光譜儀的設備測量的振動變化在5分鐘內就很明顯。

他們的發現于2021年6月15日發表在《ACS Nano》雜志上。

“我們已經開發石墨烯傳感器很多年了。在過去,我們已經建立了針對癌細胞和ALS的檢測器。很難想象有比幫助阻止當前大流行病的蔓延更迫切的應用,”UIC工程學院教授兼化學工程系主任、該論文的資深作者Vikas Berry說。“社會顯然需要更好的方法來快速和準確地檢測COVID及其變體,這項研究有可能帶來真正的改變。改良后的傳感器對COVID具有高度的敏感性和選擇性,而且速度快、成本低。”

“這個項目對快速準確地檢測病毒的需要和需求做出了驚人的新穎反應,”研究報告的共同作者、碳先進材料和產品公司(簡稱CAMP)的研究員Garrett Lindemann說。“”與目前部署和使用的測試相比,開發這種技術作為臨床測試設備有很多優勢。”

Berry說,“神奇材料”石墨烯具有獨特的性能,使其具有高度的通用性,使這種類型的傳感器成為可能。

石墨烯是是一種以sp2雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的新材料。碳原子通過化學鍵結合在一起,其彈性和運動可以產生共振振動,也被稱為聲子,可以非常精 確地測量。當像SARS-CoV-2分子這樣的分子與石墨烯相互作用時,它以一種非常具體和可量化的方式改變這些共振振動。

“石墨烯只有一個原子的厚度,因此在其表面的分子相對巨大,可以產生其電子能量的特定變化,”Berry說。“在這個實驗中,我們用一種抗體修改了石墨烯,實質上,校準它只與SARS-CoV-2刺突糖蛋白反應。使用這種方法,石墨烯同樣可以用來檢測COVID-19變體。”

研究人員說,石墨烯原子級傳感器的潛在應用--從檢測COVID到ALS到癌癥--繼續擴大。

 

文章來源:https://www.cnbeta.com/articles/science/1141593.htm

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