中國粉體網(wǎng)訊 據(jù)外媒報(bào)道，伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的研究人員已經(jīng)成功地使用石墨烯--已知最堅(jiān)固、最薄的材料之一--在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中檢測SARS-CoV-2病毒。研究人員說，這一發(fā)現(xiàn)可能是新冠病毒檢測方面的一個(gè)突破，有可能應(yīng)用于對抗COVID-19及其變種。
在實(shí)驗(yàn)中，研究人員將厚度只有郵票1/1000的石墨烯片與一種旨在針對新冠病毒上臭名昭著的刺突糖蛋白的抗體相結(jié)合。然后他們測量了這些石墨烯片在接觸人工唾液中的COVID陽性和COVID陰性樣本時(shí)的原子級振動。當(dāng)用COVID-19陽性樣本處理時(shí)，抗體耦合石墨烯片的振動發(fā)生了變化，但用COVID-19陰性樣本或其他冠狀病毒處理時(shí)則沒有變化。用一種叫做拉曼光譜儀的設(shè)備測量的振動變化在5分鐘內(nèi)就很明顯。他們的發(fā)現(xiàn)于2021年6月15日發(fā)表在《ACS Nano》雜志上。
“社會顯然需要更好的方法來快速和準(zhǔn)確地檢測COVID及其變體，這項(xiàng)研究有可能帶來真正的改變。改良后的傳感器對COVID具有高度的敏感性和選擇性，而且速度快、成本低�！痹撜撐牡馁Y深作者Vikas Berry說�！吧衿娌牧稀笔┚哂歇�(dú)特的性能，使其具有高度的通用性，使這種類型的傳感器成為可能。
石墨烯是一種以sp2雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的新材料。碳原子通過化學(xué)鍵結(jié)合在一起，其彈性和運(yùn)動可以產(chǎn)生共振振動，也被稱為聲子，可以非常精確地測量。當(dāng)像SARS-CoV-2分子這樣的分子與石墨烯相互作用時(shí)，它以一種非常具體和可量化的方式改變這些共振振動。研究人員說，石墨烯原子級傳感器的潛在應(yīng)用--從檢測COVID到ALS到癌癥--繼續(xù)擴(kuò)大。
石墨烯在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用
碳納米材料通常有著高比表面積、優(yōu)良的導(dǎo)電性和生物相容性，這就完美地滿足了電化學(xué)傳感材料的要求。而石墨烯作為具有巨大潛力的碳材料的典型代表，已被公認(rèn)為是優(yōu)秀的電化學(xué)傳感材料。全世界的學(xué)者們都在對石墨烯進(jìn)行研究，無疑這對電化學(xué)傳感器的發(fā)展有不可估量的巨大作用。
Wang等人利用所制備的Ni-NP /石墨烯納米復(fù)合物修飾電極檢測葡萄糖，通過合成的新型納米復(fù)合材料修飾在電極上，對實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了一系列優(yōu)化，結(jié)果表明該傳感器檢測限低、靈敏度高。此外，還對該傳感器進(jìn)行了干擾實(shí)驗(yàn)，該電極對尿酸表現(xiàn)出良好的抗干擾性能。
Ma等人制備了基于3D石墨烯泡沫/花狀納米CuO的電化學(xué)傳感器，該傳感器能夠直接用于抗壞血酸的檢測，且靈敏度高，響應(yīng)速度極快，響應(yīng)時(shí)間小于3s，這種快速檢測抗壞血酸的電化學(xué)傳感器具有極大的應(yīng)用潛力，有望進(jìn)一步實(shí)際應(yīng)用的開發(fā)。
Li等人合成了噻吩硫均相摻雜石墨烯，通過豐富S摻雜的石墨烯表面形的微孔，制備了多巴胺電化學(xué)傳感器。該新型傳感器對多巴胺不僅表現(xiàn)出很強(qiáng)的選擇性，能排除抗壞血酸的干擾，而且有良好的靈敏度，在0.20~12μM范圍內(nèi)呈良好線性關(guān)系，檢測限為0.015μM。
Liu等人合成了氧化亞銅納米立方體和石墨烯的復(fù)合材料，并修飾到電極上，制備了一種新型的電化學(xué)傳感器，該傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對過氧化氫和葡萄糖的檢測，而且擁有良好的線性范圍與檢測限。
Guo 等人成功合成了納米金和石墨烯的復(fù)合材料，通過這種復(fù)合材料的修飾，構(gòu)建了一種新型異煙肼電化學(xué)傳感器，該電化學(xué)傳感器在對異煙肼的檢測中表現(xiàn)出良好的檢測限和優(yōu)良的靈敏度。
小結(jié)：
在文章開頭的實(shí)驗(yàn)中，是用一種抗體修改了石墨烯，實(shí)質(zhì)上，校準(zhǔn)它只與SARS-CoV-2刺突糖蛋白反應(yīng)。使用這種方法，石墨烯同樣可以用來檢測COVID-19變體。
目前，石墨烯廣泛應(yīng)用在材料化學(xué)領(lǐng)域中且優(yōu)勢明顯：如石墨烯及其衍生物是許多合成催化劑的重要組分，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、電化學(xué)或光學(xué)反應(yīng)的催化劑，或者作為用于加載金屬、氧化物、酶或其他碳納米材料的催化劑的碳質(zhì)載體；此外，石墨烯也成為了電池材料、無機(jī)材料、電容器的新型制備材料。
資料來源：
cnBeta.com: 研究發(fā)現(xiàn)“神奇材料”石墨烯可被用于快速、準(zhǔn)確地檢測新冠病毒
李雪嬌等：碳元素的魔力：石墨烯技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用
劉泰霖：碳材料電化學(xué)傳感器在藥物與疾病標(biāo)志物檢測中的應(yīng)用
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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