SARS-CoV-2的快速傳播嚴(yán)重威脅了公眾健康。建立靈敏的SARS-CoV-2檢測方法對控制全球大流行具有重要意義。在這里，我們開發(fā)了石墨烯場效應(yīng)晶體管(g- FET)生物傳感器，實現(xiàn)了超靈敏的SARS-CoV- 2抗體檢測，檢測限(LoD)低至10
-18 M(相當(dāng)于10
-16 g mL
-1)水平。g- FET經(jīng)過spike S1蛋白修飾，SARS-CoV-2抗體生物識別事件發(fā)生在石墨烯表面附近，100 μL全血清LoD為150個抗體，這是抗體檢測LoD的最低值。檢測臨床血清樣本的診斷時間縮短至2分鐘。因此，g-FET快速和精確的SARS-CoV-2篩查，在未來預(yù)防和控制其他疫情暴發(fā)方面也有很大的希望。
圖1 G-FET生物傳感器用于SARS-CoV-2刺突抗體檢測。(a) g-FET生物傳感器示意圖。(b)傳感區(qū)域的SEM圖像。 (c)經(jīng)SARS-CoV-2刺突S1蛋白均勻修飾的石墨烯AFM圖像。(d)每一步功能化后石墨烯的XPS N 1s峰。(e) g-FET在每個固定步驟的轉(zhuǎn)移特性曲線
圖2 SARS-CoV-2刺突抗體的檢測。(a) SARS-CoV-2刺突抗體生物識別示意圖。(b)將g-FET生物傳感器暴露于SARS-CoV-2尖刺抗體(隨著濃度的增加，從上午5點到下午5點)后測量的轉(zhuǎn)移特性。(c) ΔV
Dirac/ΔV
Dirac,max作為抗體濃度的函數(shù)。 (d)時間分辨|ΔI
DS/I
0的spike S1蛋白修飾的g-FET在SARS-CoV- 2抗體上 (e) |ΔI
DS/I
0| 反應(yīng)分別在V
GS = 0 V和0.5 V時作為抗體濃度的對數(shù)尺度函數(shù)。 (f) |ΔI
DS/I
0|對FBS中抗CD79A IgA (500 aM)、MERS IgG (500 aM)和SARS-CoV-2尖刺抗體(50 aM)的應(yīng)答。 (g) VDS = 0.05 V時，I
DS和gm對V
GS的依賴關(guān)系。V
GS = 0 V和0.5 V時的跨電導(dǎo)(h)、LoD (i)和靈敏度(j)比較誤差條來自三個設(shè)備。
圖3 臨床樣本的測量。(a) spike S1蛋白修飾g-FET生物傳感器檢測SARS-CoV-2抗體的工作流程。(b) |ΔI
DS/I
0|對臨床樣品S1-S9和N1-N9的應(yīng)答。 (c)加入臨床樣本N1和S4后實時|ΔI
DS/I
0|信號應(yīng)答。(d) S1-S9診斷時間盒圖。
相關(guān)科研成果由復(fù)旦大學(xué)Dacheng Wei和Zhaoqin Zhu等人于2021年發(fā)表在Nano Letters（https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c00837）上。原文：Ultrasensitive Detection of SARS-CoV?2 Antibody by Graphene Field-Effect Transistors。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
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