中國粉體網訊 據外媒報道，伊利諾伊大學芝加哥分校的研究人員已經成功地使用石墨烯--已知最堅固、最薄的材料之一--在實驗室實驗中檢測SARS-CoV-2病毒。研究人員說，這一發現可能是新冠病毒檢測方面的一個突破，有可能應用于對抗COVID-19及其變種。
在實驗中，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陰性樣本時的原子級振動。當用COVID-19陽性樣本處理時，抗體耦合石墨烯片的振動發生了變化，但用COVID-19陰性樣本或其他冠狀病毒處理時則沒有變化。用一種叫做拉曼光譜儀的設備測量的振動變化在5分鐘內就很明顯。他們的發現于2021年6月15日發表在《ACS Nano》雜志上。
“社會顯然需要更好的方法來快速和準確地檢測COVID及其變體，這項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。”該論文的資深作者Vikas Berry說。“神奇材料”石墨烯具有獨特的性能，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構的新材料。碳原子通過化學鍵結合在一起，其彈性和運動可以產生共振振動，也被稱為聲子，可以非常精確地測量。當像SARS-CoV-2分子這樣的分子與石墨烯相互作用時，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用--從檢測COVID到ALS到癌癥--繼續擴大。
石墨烯在電化學傳感器中的應用
碳納米材料通常有著高比表面積、優良的導電性和生物相容性，這就完美地滿足了電化學傳感材料的要求。而石墨烯作為具有巨大潛力的碳材料的典型代表，已被公認為是優秀的電化學傳感材料。全世界的學者們都在對石墨烯進行研究，無疑這對電化學傳感器的發展有不可估量的巨大作用。
Wang等人利用所制備的Ni-NP /石墨烯納米復合物修飾電極檢測葡萄糖，通過合成的新型納米復合材料修飾在電極上，對實驗條件進行了一系列優化，結果表明該傳感器檢測限低、靈敏度高。此外，還對該傳感器進行了干擾實驗，該電極對尿酸表現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，響應速度極快，響應時間小于3s，這種快速檢測抗壞血酸的電化學傳感器具有極大的應用潛力，有望進一步實際應用的開發。
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傳感器。該新型傳感器對多巴胺不僅表現出很強的選擇性，能排除抗壞血酸的干擾，而且有良好的靈敏度，在0.20~12μM范圍內呈良好線性關系，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合材料，并修飾到電極上，制備了一種新型的電化學傳感器，該傳感器能夠實現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合材料，通過這種復合材料的修飾，構建了一種新型異煙肼電化學傳感器，該電化學傳感器在對異煙肼的檢測中表現出良好的檢測限和優良的靈敏度。
小結：
在文章開頭的實驗中，是用一種抗體修改了石墨烯，實質上，校準它只與SARS-CoV-2刺突糖蛋白反應。使用這種方法，石墨烯同樣可以用來檢測COVID-19變體。
目前，石墨烯廣泛應用在材料化學領域中且優勢明顯：如石墨烯及其衍生物是許多合成催化劑的重要組分，廣泛應用于化學、電化學或光學反應的催化劑，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載體；此外，石墨烯也成為了電池材料、無機材料、電容器的新型制備材料。
資料來源：
cnBeta.com: 研究發現“神奇材料”石墨烯可被用于快速、準確地檢測新冠病毒
李雪嬌等：碳元素的魔力：石墨烯技術開發與應用
劉泰霖：碳材料電化學傳感器在藥物與疾病標志物檢測中的應用
（中國粉體網編輯整理/青黎）
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