大阪大学 研究设计和结果的示意图经T .批准后打印
Ono等人
“在生理离子强度下使用石墨烯场效应晶体管在飞秒微滴中进行电生物传感”纳米列特
19, 4004 (2019)
信用:美国化学学会 生物传感器目前在医疗保健中用于监测血糖；然而，它们也具有检测细菌的潜力
大阪大学的研究人员发明了一种新的生物传感器，使用石墨烯——一种由一个原子厚的碳层组成的材料——来检测细菌ia，例如那些攻击胃内壁并与胃癌有关的细菌
当细菌与生物传感器相互作用时，化学反应被触发，并被石墨烯检测到
为了能够检测化学反应产物，研究人员使用微流体将细菌控制在靠近传感器表面的极小液滴中
为了让细菌粘附，研究人员在石墨烯上覆盖了抗体，这是将细菌固定在生物传感器表面的一种常见方式
然而，虽然抗体非常小(~10纳米)，但在原子尺度上，与石墨烯的原子薄层相比，它们实际上相当大和笨重
当细菌与抗体相互作用时，石墨烯不能直接检测到这些细菌，因为其表面的抗体阻挡了信号；这种信号阻断效应被称为德拜屏蔽
为了克服德拜筛选的局限性，研究人员决定在某些化学物质存在的情况下监测细菌进行的化学反应，他们将这些化学物质添加到微小的水滴中
反应中产生的化学物质比抗体小得多，很容易在它们之间滑动并到达石墨烯表面
通过仅分析微流体产生的微小液滴中的细菌，细菌及其反应产物可以保持在石墨烯表面附近，甚至可以随着时间的推移监测反应产物的浓度
石墨烯实验室场效应晶体管的显微镜图像
信用:T
Ono等人
“在生理离子强度下使用石墨烯场效应晶体管在飞秒微滴中进行电生物传感”纳米列特
19, 4004 (2019)
版权所有2019美国化学学会 该研究的合著者松本和彦(Kazuhiko Matsumoto)说:“我们的生物传感器通过将细菌的反应限制在一个明确的微体积内，能够对导致胃溃疡和胃癌的细菌进行高度敏感和定量的检测。”
石墨烯感测表面能够反馈电信号，该电信号根据微滴中存在的反应产物的量及其积累的速度而变化
这些电信号可以用来计算液滴中的细菌数量
石墨烯被设置在场效应晶体管结构中，其作用是显著增加来自石墨烯感测表面的电检测信号
该装置对尿素酶的可重复的电反应在微液滴中被捕获
Ono等人
“在生理离子强度下使用石墨烯场效应晶体管在飞秒微滴中进行电生物传感”纳米列特
19, 4004 (2019)
信用:美国化学学会 “我们的生物传感器本质上是一个基于石墨烯场效应晶体管的微型实验室
第一作者乔雄·小野说:“这种传感器展示了石墨烯等二维材料如何越来越接近于应用于实际的医疗和保健应用。”
这项研究的结果可以用来创建一个完整的石墨烯场效应晶体管生物传感器实验室，以检测各种不同的细菌
微小浓度细菌的检测可以在不到30分钟内完成；因此，这项工作代表了未来对潜在有害细菌进行快速诊断的可能性
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