随着COVID-19大流行在世界各地继续蔓延,检测仍是追踪和遏制病毒的一项关键战略。研究人员开发了一种快速、超灵敏的测试方法,使用基于纸张的电化学传感器,可以在不到5分钟的时间内检测到病毒的存在。

市场上的新冠肺炎检测主要分为两大类。第一种是利用逆转录酶实时聚合酶链反应(RT-PCR)和核酸杂交策略来鉴定病毒RNA。一些缺点包括完成测试所需的时间,需要专业人员,设备和试剂的可用性。第二类主要是抗体的检测;然而,人接触病毒后可能会延迟几天到几周,从而产生可检测的抗体。

近年来,研究人员在使用石墨烯等2D纳米材料来检测疾病的即时生物传感器方面取得了一些成功。这些生物传感器的主要优点是灵敏度高、生产成本低、检测周期快。石墨烯具有独特的力学和电化学性能,是开发敏感电化学传感器的理想材料。该团队创建了一种基于石墨烯的电化学生物传感器,带有电读出装置,可以选择性地检测SARS-CoV-2基因物质的存在。

生物传感器有两个组成部分:测量电子读数的平台和检测病毒RNA存在的探针。为了创建这个平台,研究人员首先在滤纸上涂上一层石墨烯纳米片,以创建导电薄膜。然后,他们在石墨烯上放置一个预先设计好的金电极作为电读取的接触板。金和石墨烯都具有很高的灵敏度和导电性,这使得该平台在检测电信号变化时超灵敏。

目前以rna为基础的COVID-19检测筛选SARS-CoV-2病毒上的n基因(核衣壳磷蛋白)。在这项研究中,该团队设计了反义寡核苷酸(ASOs)探针来靶向n基因的两个区域。针对两个区域,保证了当其中一个区域发生基因突变时传感器的可靠性。金纳米颗粒(AuNP)被这些单链核酸(ssDNA)包裹,这代表了对SARS-CoV-2 RNA的超灵敏传感探针。

研究人员先前在早期的工作中展示了开发出来的传感探针的敏感性。病毒RNA与这些探针杂交会导致传感器电响应的变化。该AuNP帽加速电子转移,并在传感平台上传播时,导致输出信号增加,表明存在病毒。

该团队使用COVID-19阳性和阴性样本测试了传感器的性能。传感器显示阳性样本的电压明显高于阴性样本,并在不到5分钟的时间内确认了病毒遗传物质的存在。此外,该传感器能够区分这些样本中的病毒RNA负载。病毒载量是一个重要的定量指标的感染的进展和挑战衡量使用现有的诊断方法。

由于其可移植性和低成本,该平台具有广泛的应用。当传感器与微控制器和LED屏幕或通过蓝牙或WiFi与智能手机集成时,可以在医生的办公室甚至家里使用。除了COVID-19,该团队还预计该系统可用于检测许多不同的疾病。

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本文首次发表于《华尔街日报》2021年5月号yabovip16.com杂志。

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