纸基传感器可在几分钟内检测到 COVID-19
随着 COVID-19 大流行继续在世界范围内蔓延，检测仍然是追踪和控制病毒的关键策略。研究人员利用纸质电化学传感器开发了一种快速、超灵敏的检测方法，可以在不到五分钟的时间内检测出病毒的存在。
市场上有两大类 COVID-19 测试。第一个使用逆转录酶实时聚合酶链反应 (RT-PCR) 和核酸杂交策略来识别病毒 RNA。一些缺点包括完成测试所需的时间、对专业人员的需求以及设备和试剂的可用性。第二类侧重于抗体的检测；但是，在一个人接触病毒后可能会延迟几天到几周，以便他们产生可检测的抗体。
近年来，研究人员在使用石墨烯等二维纳米材料来检测疾病的即时生物传感器方面取得了一些成功。这些生物传感器的主要优点是灵敏度高、生产成本低和检测周转快。石墨烯具有独特的机械和电化学特性，使其成为开发灵敏电化学传感器的理想选择。该团队创建了一种基于石墨烯的电化学生物传感器，该传感器具有电子读数装置，可选择性地检测 SARS-CoV-2 遗传物质的存在。
生物传感器有两个组成部分：一个用于测量电子读数的平台和一个用于检测病毒 RNA 存在的探针。为了创建该平台，研究人员首先在滤纸上涂上一层石墨烯纳米片以形成导电膜。然后，他们将具有预定义设计的金电极放置在石墨烯的顶部，作为电子读数的接触垫。金和石墨烯都具有较高的灵敏度和导电性，这使得该平台对检测电信号的变化具有超高的灵敏度。
当前基于 RNA 的 COVID-19 测试筛查 SARS-CoV-2 病毒上是否存在 N 基因（核衣壳磷蛋白）。在这项研究中，该团队设计了反义寡核苷酸 (ASO) 探针以靶向 N 基因的两个区域。靶向两个区域可确保传感器在一个区域发生基因突变的情况下的可靠性。金纳米粒子（AuNP）被这些单链核酸（ssDNA）封端，代表了一种对 SARS-CoV-2 RNA 的超灵敏传感探针。
研究人员此前在早期工作中展示了开发的传感探针的灵敏度。病毒 RNA 与这些探针的杂交会导致传感器电响应发生变化。 AuNP 帽加速电子转移，当在传感平台上传播时，导致输出信号增加并指示病毒的存在。
该团队使用 COVID-19 阳性和阴性样本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着增加，并在不到五分钟的时间内确认了病毒遗传物质的存在。此外，传感器能够区分这些样本中的病毒 RNA 载量。病毒载量是感染进展的重要定量指标，也是使用现有诊断方法测量的挑战。
该平台由于其便携性和低成本而具有广泛的应用。该传感器与微控制器和 LED 屏幕或通过蓝牙或 WiFi 与智能手机集成时，可用于医生办公室甚至家中的护理点。除了 COVID-19，该团队还预见该系统将适用于检测许多不同的疾病。
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