伊利诺伊大学研发可在5分钟内检测出病毒的纸基电化学传感器

随着新冠肺炎疫情继续在全球蔓延，检测仍然是跟踪和遏制该病毒的关键策略。据《每日科学》杂志7日最新消息，美国伊利诺伊大学格兰杰工程学院生物工程研究生玛哈·阿拉菲夫所在的研究团队，开发出一种快速、超灵敏的检测方法，使用一种纸基电化学传感器，可在5分钟内检测出病毒的存在。

利用类石墨烯二维纳米材料制造生物传感器主要优点是灵敏度高、生产成本低、检测周期快。该团队使用石墨烯开发的电化学生物传感器，带有电子读取装置，可以选择性地检测新冠病毒RNA的存在。传感器有两个组件：用于测量电子读数的平台和用于检测病毒RNA的探针。

研究人员首先在滤纸上涂一层石墨烯纳米片，以形成导电，然后在石墨烯上放置具有预定设计的金电极，作为电子读取的接触点。金和石墨烯都具有高灵敏度和导电性，使得该平台对检测电信号的变化非常敏感。

当前的新冠病毒RNA检测可筛选出新冠病毒中是否存在N基因(核衣壳磷蛋白)。在本研究中，研究小组设计了反义寡核苷酸(ASOS)探针，以瞄准N基因的两个区域。在一个区域发生基因突变的情况下，以两个区域为目标可确保传感器的可靠性。此外，金纳米颗粒(AuNP)被这些单链核酸(ssDNA)覆盖，这显示出传感探针的超灵敏性。

该团队使用新冠病毒检测呈阳性和阴性的样品测试了传感器的性能。与阴性样品相比，传感器显示阳性样品的电压显著升高，并在不到5分钟的时间内确认了病毒RNA的存在。此外，该传感器能够区分这些样品中的病毒RNA载量。病毒载量是衡量感染进展的重要量化指标，也是使用现有诊断方法进行测量的一个挑战。

便携性和低成本让该传感器具有广泛的应用性。其与微控制器和LED屏幕集成在一起，或者通过蓝牙或WiFi与智能手机连在一起，可以在医生办公室甚至家庭医疗点使用。除新冠病毒之外，研究团队认为该系统还适用于检测许多不同疾病的病毒。