Grafeeni ja COVID-19 yhteen soppii

COVID-19-piikkiproteiinin vasta-aineet on kiinnitetty melkein vapaasti seisovalle kaksikerroksisille epitaksiselle grafeenille, joka on syntetisoitu piikarbidille. Grafeenin sähkönjohtavuus muuttuu vasteena vuorovaikutuksiin vain yhden attogramman COVID-19-proteiinin kanssa sekunneissa, mikä mahdollistaa erittäin herkän, valikoivan ja nopean COVID-19:n havaitsemisen.

Isompi kuva

Apulaisprofessori Kevin Daniels Marylandin yliopistosta ja hänen kollegansa ovat kehittäneet epitaksiaalisen grafeenipohjaisen biosensorin, joka havaitsee nopeasti COVID-19 viruksen.

Uudella biosensorilla tutkijat testasivat COVID-piikkiproteiinia, joka vaihteli yhdestä attogrammasta mikrogrammaan ja he pystyivät havaitsemaan COVID-piikkiproteiinin muutamassa sekunnissa. Lisäksi anturia saattoi käyttää uudelleen huuhtelemalla sen natriumkloridilla (NaCl).

Tulokset saavutetaan välittömästi, lähettämättä näytteitä laboratorioon, toisin kuin nykyinen reaaliaikainen käänteiskopiointi-polymeraasiketjureaktio (RT-PCR) -testi.

Vaikka se on nopein, luotettavin ja yleisesti käytetty menetelmä diagnoosiin, RT-PCR vaatii ribonukleiinihapon (RNA) valmistuksen, mikä aiheuttaa tarkkuuden ja herkkyyden heikkenemisen. Lisäksi nykyisen COVID-19-diagnoosin suorittaminen kestää yli kolme tuntia.

Tutkijat käyttävät epitaksiaaligrafeenia, yhden tai muutaman hiiliatomikerroksen verran. Sellaisella on uskomattoman suuri pinta-ala, korkea elektroninen johtavuus ja kantajien liikkuvuus, mikä tuottaa äärimmäisen herkkyyden biologisille antureille.

Epitaksiaalisen grafeenin kasvatus piikarbidille mahdollistaa sen, että grafeenikerrokset saadaan suoraan puolijohtavalle tai puolieristävälle alustalle, mikä mahdollistaa suorat kytkennät tavalliseen elektroniikkaan.

SARS-CoV-2-piikkiproteiinivasta-aine ja antigeeni mahdollistavat korkean selektiivisyyden ja kokeellisen ympäristön, joka ei ole vaarallinen. Siksi vasta-aine/grafeeni-heterostruktuuri voi parantaa synergistisesti herkkyyttä ja tarjota erittäin nopean havaitsemisen.

"Nämä grafeenipohjaiset anturit ovat paitsi paljon nopeampia kuin PCR ja Rapid-testi COVID:n havaitsemiseksi, mutta ovat myös suuruusluokan verran herkempiä ja mahdollistavat havaita viruksen nopeammin altistuksen jälkeen", sanoo professori Daniels.

"Tavoitteena on kyky havaita virus nopeasti yksilöillä, jopa niillä, jotka ovat altistuneet siihen liian äskettäin havaittavaksi muilla keinoilla."

Aiheesta aiemmin:

Ultravioletin voima

Ultraherkkiä antureita