“神奇材料”石墨烯可被用于快速、准确地检测新冠病毒

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据外媒报道,伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员已经成功地使用石墨烯--已知最坚固、最薄的材料之一--在实验室实验中检测SARS-CoV-2病毒。研究人员说,这一发现可能是新冠病毒检测方面的一个突破,有可能应用于对抗COVID-19及其变种。

在实验中,研究人员将厚度只有邮票1/1000的石墨烯片与一种旨在针对新冠病毒上臭名昭著的刺突糖蛋白的抗体相结合。然后他们测量了这些石墨烯片在接触人工唾液中的COVID阳性和COVID阴性样本时的原子级振动。当用COVID-19阳性样本处理时,抗体耦合石墨烯片的振动发生了变化,但用COVID-19阴性样本或其他冠状病毒处理时则没有变化。用一种叫做拉曼光谱仪的设备测量的振动变化在5分钟内就很明显。他们的发现于2021年6月15日发表在《ACS Nano》杂志上。

"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,这项研究有可能带来真正的改变。改良后的传感器对COVID具有高度的敏感性和选择性,而且速度快、成本低。"该论文的资深作者Vikas Berry说。"神奇材料"石墨烯具有独特的性能,使其具有高度的通用性,使这种类型的传感器成为可能。

石墨烯是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。碳原子通过化学键结合在一起,其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分子这样的分子与石墨烯相互作用时,它以一种非常具体和可量化的方式改变这些共振振动。研究人员说,石墨烯原子级传感器的潜在应用--从检测COVID到ALS到癌症--继续扩大。

碳纳米材料通常有着高比表面积、优良的导电性和生物相容性,这就完美地满足了电化学传感材料的要求。而石墨烯作为具有巨大潜力的碳材料的典型代表,已被公认为是优秀的电化学传感材料。全世界的学者们都在对石墨烯进行研究,无疑这对电化学传感器的发展有不可估量的巨大作用。

Wang等人利用所制备的Ni-NP /石墨烯纳米复合物修饰电极检测葡萄糖,通过合成的新型纳米复合材料修饰在电极上,对实验条件进行了一系列优化,结果表明该传感器检测限低、灵敏度高。此外,还对该传感器进行了干扰实验,该电极对尿酸表现出良好的抗干扰性能。

Ma等人制备了基于3D石墨烯泡沫/花状纳米CuO的电化学传感器,该传感器能够直接用于抗坏血酸的检测,且灵敏度高,响应速度极快,响应时间小于3s,这种快速检测抗坏血酸的电化学传感器具有极大的应用潜力,有望进一步实际应用的开发。

Li等人合成了噻吩硫均相掺杂石墨烯,通过丰富S掺杂的石墨烯表面形的微孔,制备了多巴胺电化学传感器。该新型传感器对多巴胺不仅表现出很强的选择性,能排除抗坏血酸的干扰,而且有良好的灵敏度,在0.20~12μM范围内呈良好线性关系,检测限为0.015μM。

Liu等人合成了氧化亚铜纳米立方体和石墨烯的复合材料,并修饰到电极上,制备了一种新型的电化学传感器,该传感器能够实现对过氧化氢和葡萄糖的检测,而且拥有良好的线性范围与检测限。

Guo 等人成功合成了纳米金和石墨烯的复合材料,通过这种复合材料的修饰,构建了一种新型异烟肼电化学传感器,该电化学传感器在对异烟肼的检测中表现出良好的检测限和优良的灵敏度。

小结:

在文章开头的实验中,是用一种抗体修改了石墨烯,实质上,校准它只与SARS-CoV-2刺突糖蛋白反应。使用这种方法,石墨烯同样可以用来检测COVID-19变体。

目前,石墨烯广泛应用在材料化学领域中且优势明显:如石墨烯及其衍生物是许多合成催化剂的重要组分,广泛应用于化学、电化学或光学反应的催化剂,或者作为用于加载金属、氧化物、酶或其他碳纳米材料的催化剂的碳质载体;此外,石墨烯也成为了电池材料、无机材料、电容器的新型制备材料。

来源:cnBeta.com 杜巴在线