SARS-CoV-2的快速传播严重威胁了公众健康。建立灵敏的SARS-CoV-2检测方法对控制全球大流行具有重要意义。在这里，我们开发了石墨烯场效应晶体管(g- FET)生物传感器，实现了超灵敏的SARS-CoV- 2抗体检测，检测限(LoD)低至10^-18 M(相当于10^-16 g mL^-1)水平。g- FET经过spike S1蛋白修饰，SARS-CoV-2抗体生物识别事件发生在石墨烯表面附近，100 μL全血清LoD为150个抗体，这是抗体检测LoD的最低值。检测临床血清样本的诊断时间缩短至2分钟。因此，g-FET快速和精确的SARS-CoV-2筛查，在未来预防和控制其他疫情暴发方面也有很大的希望。
 
  
图1 G-FET生物传感器用于SARS-CoV-2刺突抗体检测。(a) g-FET生物传感器示意图。(b)传感区域的SEM图像。 (c)经SARS-CoV-2刺突S1蛋白均匀修饰的石墨烯AFM图像。(d)每一步功能化后石墨烯的XPS N 1s峰。(e) g-FET在每个固定步骤的转移特性曲线
 
 
图2 SARS-CoV-2刺突抗体的检测。(a) SARS-CoV-2刺突抗体生物识别示意图。(b)将g-FET生物传感器暴露于SARS-CoV-2尖刺抗体(随着浓度的增加，从上午5点到下午5点)后测量的转移特性。(c) ΔV_Dirac/ΔV_Dirac,max作为抗体浓度的函数。 (d)时间分辨|ΔI_DS/I₀的spike S1蛋白修饰的g-FET在SARS-CoV- 2抗体上 (e) |ΔI_DS/I₀| 反应分别在V_GS = 0 V和0.5 V时作为抗体浓度的对数尺度函数。 (f) |ΔI_DS/I₀|对FBS中抗CD79A IgA (500 aM)、MERS IgG (500 aM)和SARS-CoV-2尖刺抗体(50 aM)的应答。 (g) VDS = 0.05 V时，I_DS和gm对V_GS的依赖关系。V_GS = 0 V和0.5 V时的跨电导(h)、LoD (i)和灵敏度(j)比较误差条来自三个设备。
 
  
图3 临床样本的测量。(a) spike S1蛋白修饰g-FET生物传感器检测SARS-CoV-2抗体的工作流程。(b) |ΔI_DS/I₀|对临床样品S1-S9和N1-N9的应答。 (c)加入临床样本N1和S4后实时|ΔI_DS/I₀|信号应答。(d) S1-S9诊断时间盒图。
  
       相关科研成果由复旦大学Dacheng Wei和Zhaoqin Zhu等人于2021年发表在Nano Letters（https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c00837）上。原文：Ultrasensitive Detection of SARS-CoV‑2 Antibody by Graphene Field-Effect Transistors。

转自《石墨烯研究》公众号