• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Grafen kan användas för att snabbt upptäcka COVID-19, exakt

    En illustration av den grafenbaserade COVID-19 spikproteindetektionsprocessen utvecklad vid UIC. Den vita rektangeln representerar substratet med grafen funktionaliserad med SARS-CoV-2-antikropp (visas i gult). När denna grafendetektor interagerar med virusets spikprotein i ett COVID-positivt prov, dess atomära vibrationsfrekvens ändras. Kredit:Vikas Berry

    Forskare vid University of Illinois Chicago har framgångsrikt använt grafen - en av de starkaste, tunnaste kända material - för att upptäcka SARS-CoV-2-viruset i laboratorieexperiment. Forskarna säger att upptäckten kan vara ett genombrott för upptäckt av coronavirus, med potentiella tillämpningar i kampen mot covid-19 och dess varianter.

    I experiment, forskare kombinerade ark av grafen, som är fler än 1, 000 gånger tunnare än ett frimärke, med en antikropp utformad för att rikta in sig på det ökända spikeproteinet på coronaviruset. De mätte sedan vibrationerna på atomnivå för dessa grafenark när de exponerades för covid-positiva och covid-negativa prover i konstgjord saliv. Dessa ark testades också i närvaro av andra coronavirus, som luftvägssyndrom i Mellanöstern, eller MERS-CoV.

    UIC-forskarna fann att vibrationerna i det antikroppskopplade grafenarket förändrades när det behandlades med ett COVID-positivt prov, men inte när den behandlas med ett covid-negativt prov eller med andra coronavirus. Vibrationsförändringar, mätt med en enhet som kallas Raman-spektrometer, var uppenbara på mindre än fem minuter.

    Deras resultat publiceras idag i tidskriften ACS Nano .

    "Vi har utvecklat grafensensorer i många år. Tidigare, vi har byggt detektorer för cancerceller och ALS. Det är svårt att föreställa sig en mer pressande ansökan än att hjälpa till att hejda spridningen av den nuvarande pandemin, sa Vikas Berry, professor och chef för kemiteknik vid UIC College of Engineering och senior författare till uppsatsen. "Det finns ett tydligt behov i samhället av bättre sätt att snabbt och exakt upptäcka covid och dess varianter, och denna forskning har potential att göra verklig skillnad. Den modifierade sensorn är mycket känslig och selektiv för COVID, och det är snabbt och billigt."

    "Detta projekt har varit ett fantastiskt nytt svar på behovet och efterfrågan på upptäckt av virus, snabbt och exakt, " sa studiens medförfattare Garrett Lindemann, en forskare med Carbon Advanced Materials and Products, eller CAMP. "Utvecklingen av denna teknik som en klinisk testanordning har många fördelar jämfört med de tester som för närvarande används och används."

    Berry säger att grafen har unika egenskaper som gör det mycket mångsidigt, gör denna typ av sensor möjlig.

    Grafen är ett enatomtjockt material som består av kol. Kolatomer är bundna av kemiska bindningar vars elasticitet och rörelse kan producera resonansvibrationer, även känd som fononer, som kan mätas mycket exakt. När en molekyl som en SARS-CoV-2-molekyl interagerar med grafen, det ändrar dessa resonansvibrationer på ett mycket specifikt och kvantifierbart sätt.

    "Grafen är bara en atom tjock, så en molekyl på dess yta är relativt enorm och kan producera en specifik förändring i dess elektroniska energi, " sa Berry. "I detta experiment, vi modifierade grafen med en antikropp och, i huvudsak, kalibrerade den för att endast reagera med SARS-CoV-2 spikproteinet. Med denna metod, grafen kan på liknande sätt användas för att upptäcka COVID-19-varianter."

    Forskarna säger att de potentiella tillämpningarna för en grafensensor på atomnivå – från att upptäcka COVID till ALS till cancer – fortsätter att expandera.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com