研究發現「神奇材料」石墨烯,可用來準確檢測新冠病毒

作者 | 發布日期 2021 年 06 月 17 日 16:03 | 分類 材料 , 生物科技 Telegram share ! follow us in feedly


伊利諾伊大學芝加哥分校(University of Illinois at Chicago,UIC)研究人員發現,目前已知最堅硬、最薄的神奇材料「石墨烯」,可用來檢測新型冠狀病毒(SARS-CoV-2),而且這樣的發現可望用來對抗新冠病毒及其變種。

實驗中,研究人員將厚度只有郵票千分之一大小的石墨烯片與新型冠狀病毒的棘蛋白抗體結合,然後測量這些石墨烯片接觸人工唾液中,新冠肺炎陽性和新冠肺炎陰性樣本時的原子振動,並針對其他冠狀病毒,像是中東呼吸症候群冠狀病毒(MERS-CoV)也進行測試。

伊利諾伊大學芝加哥分校研究人員發現,當處理新冠肺炎陽性樣本時,抗體偶合石墨烯片的振動有發生變化,但處理新冠肺炎陰性樣本時或其他冠狀病毒時則沒有發生變化,而且用拉曼光譜儀的設備測量,只要 5 分鐘就有明顯的振動變化。

伊利諾伊大學芝加哥分校工程學院教授兼化學工程系主任 Vikas Berry 表示,團隊已經開發石墨烯感測器很多年,過去就曾建立針對癌細胞和 ALS 的檢測器,而現在社會迫切需要快速和準確地檢測新冠病毒及其變種,這項研究改良後的感測器對新冠病毒具有高度的靈敏,而且成本低。

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,當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,所以當像 SARS-CoV-2 分子與石墨烯相互作用時,兩者將以具體和可量化的方式改變共振振動。

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,因此在這個實驗中,研究人員用一種抗體修改石墨烯,校準石墨烯與 SARS-CoV-2 棘蛋白反應,所以使用這種方法,石墨烯同樣可以用來檢測新冠病毒變異株。

 Vikas Berry 指出,石墨烯具有獨特的性能,並具有高度的通用性,因此有成為感測器的可能,伊利諾伊大學芝加哥分校研究人員將結果發表在《ACS Nano》雜誌上面,並將持續研究石墨烯原子感測器的潛在應用,從檢測ALS、癌症,再持續擴大到新冠病毒。

(首圖來源:AlexanderAlUS, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons)