使用石墨烯传感器超灵敏检测 SARS-CoV-2

石墨烯器件已被用于构建SARS-CoV-2（导致COVID-19的病毒）的超灵敏探测器。凭借低至几阿摩尔的灵敏度以及使用该技术检测其他病原体的潜力，最新成就为新型分析平台奠定了基础。

这项工作的亮点发表在科学杂志Nanoscale上，是使用一种新的传感机制进行石墨烯病原体检测。该检测器的新颖之处在于使用了血管紧张素转换酶2（ACE2），这是一种在许多内脏器官的人体细胞膜上产生的常见酶。当一个人感染SARS-CoV-2或其他冠状病毒时，ACE2与病毒的刺突蛋白相互作用，作为进入人体细胞的切入点。传感器利用这种相互作用以前所未有的灵敏度检测刺突蛋白的存在。

图片：GFET S-20传感器芯片。

为了制造传感器，研究人员将ACE2附着在石墨烯器件的表面。这些器件是石墨烯场效应晶体管（GFETs），即石墨烯GFET-S20产品。GFET-S20设计用于检测液体介质中的测量值，就像这些新型传感器一样。GFET由石墨烯片和电极组成，用于控制和测量通过石墨烯的电流。当刺突蛋白与与芯片结合的ACE2相互作用时，石墨烯的电性能会发生变化，作为病毒存在的指标。GFET的信号读出通过Graphenea Cartridge S2X执行，该墨盒设计用于轻松连接GFET与测量电子设备。

通过这种布置可实现极低的检测限 （LOD），低至 3 阿摩尔 （aM）。这不仅比以前与GFET的工作要好几个数量级，而且还展示了一个全新的原理。大多数检测SARS-CoV-2的平台都依赖于抗体作为刺突蛋白的受体。抗体非常选择性地与特定的刺突蛋白结合，这使得该技术容易受到改变刺突部分的突变的影响。ACE2 对多种病原体敏感，包括各种 SARS-CoV-2 菌株。此外，也许更重要的是，为了获得抗体，必须首先分离病毒，这需要大量的专业工作，而依赖ACE2受体的方法并非如此。因此，ACE2/石墨烯平台具有敏感性，对许多病原体具有特异性，与快速大规模部署兼容，并且对突变具有鲁棒性。

除了展示使用这种新方法进行病毒检测的概念验证外，科学家们还对这些设备及其与刺突蛋白的相互作用进行了详细的表征。这项工作无疑为开发更快、更精确和更灵敏的现有和未来病原体诊断铺平了道路。