研究发现“神奇材料”石墨烯可被用于快速、准确地检测新冠病毒

导读：据外媒报道，伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员已经成功地使用石墨烯--已知最坚固、最薄的材料之一--在实验室实验中检测SARS-CoV-2病毒。研究人员说，这一发现可能是新冠病毒检测方面的一个突破，有可能应用于对抗COVID-19及其变种。

据外媒报道，伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员已经成功地使用石墨烯--已知最坚固、最薄的材料之一--在实验室实验中检测SARS-CoV-2病毒。研究人员说，这一发现可能是新冠病毒检测方面的一个突破，有可能应用于对抗COVID-19及其变种。

在实验中，研究人员将厚度只有邮票1/1000的石墨烯片与一种旨在针对新冠病毒上臭名昭著的刺突糖蛋白的抗体相结合。然后他们测量了这些石墨烯片在接触人工唾液中的COVID阳性和COVID阴性样本时的原子级振动。在有其他冠状病毒，如中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)的情况下，也对这些石墨烯片进行了测试。

伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员发现，当用COVID-19阳性样本处理时，抗体耦合石墨烯片的振动发生了变化，但用COVID-19阴性样本或其他冠状病毒处理时则没有变化。用一种叫做拉曼光谱仪的设备测量的振动变化在5分钟内就很明显。

他们的发现于2021年6月15日发表在《ACS Nano》杂志上。

“我们已经开发石墨烯传感器很多年了。在过去，我们已经建立了针对癌细胞和ALS的检测器。很难想象有比帮助阻止当前大流行病的蔓延更迫切的应用，”UIC工程学院教授兼化学工程系主任、该论文的资深作者Vikas Berry说。“社会显然需要更好的方法来快速和准确地检测COVID及其变体，这项研究有可能带来真正的改变。改良后的传感器对COVID具有高度的敏感性和选择性，而且速度快、成本低。”

“这个项目对快速准确地检测病毒的需要和需求做出了惊人的新颖反应，”研究报告的共同作者、碳先进材料和产品公司（简称CAMP）的研究员Garrett Lindemann说。“”与目前部署和使用的测试相比，开发这种技术作为临床测试设备有很多优势。”

Berry说，“神奇材料”石墨烯具有独特的性能，使其具有高度的通用性，使这种类型的传感器成为可能。

石墨烯是是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。碳原子通过化学键结合在一起，其弹性和运动可以产生共振振动，也被称为声子，可以非常精确地测量。当像SARS-CoV-2分子这样的分子与石墨烯相互作用时，它以一种非常具体和可量化的方式改变这些共振振动。

“石墨烯只有一个原子的厚度，因此在其表面的分子相对巨大，可以产生其电子能量的特定变化，”Berry说。“在这个实验中，我们用一种抗体修改了石墨烯，实质上，校准它只与SARS-CoV-2刺突糖蛋白反应。使用这种方法，石墨烯同样可以用来检测COVID-19变体。”

研究人员说，石墨烯原子级传感器的潜在应用--从检测COVID到ALS到癌症--继续扩大。