今年以來,新冠肺炎(COVID-19)疫情在全球范圍迅速蔓延,雖然在中國已得到了有效控制,但在北美和東南亞國家仍然十分嚴重,并呈現控制-反彈現象。這對全人類的身心健康、社會秩序、經濟發展帶來了嚴重影響。截至北京時間7月30日,據世界衛生組織發布的實時統計數據,全球累計新冠肺炎確診病例超過1655萬例,死亡人數達65萬,并且這些數據仍在不斷攀升。在控制病原體引發的流行病傳播過程中,能否在第一時間實現高效檢測和有效隔離是阻止疫情擴散的關鍵。因此,針對病原體(細菌、病毒等)發展有力的檢測技術顯得十分重要。

隨著納米科學和納米技術的快速發展,利用納米材料輔助生物傳感器以提升檢測性能備受關注。納米石墨烯具有優良的光、電理化特性,在過去的十多年中,基于石墨烯的光學、電化學生物傳感器得到了大力發展。石墨烯生物傳感器具有檢測對象廣、功能可調、信號轉換方便、靈敏度高等優勢,在病原體檢測方面已被逐漸研究和報道。其傳感原理和相關技術在其它類型生物傳感器的構建中亦可借鑒。

近日,湘潭大學環境與資源學院馮波教授團隊和長沙理工大學化學與食品工程學院卿志和副教授,基于其在生化傳感方面的研究基礎,針對石墨烯生物傳感器在病原體檢測方面的研究進展,在國際生物傳感領域頂級期刊《生物傳感器和生物電子學》(Biosensors and Bioelectronics)上發表了題為“Graphene biosensors for bacterial and viral pathogens”的綜述文章。該綜述總結了用于病原體(細菌和病毒)檢測的石墨烯生物傳感器的發展,主要包括納米石墨烯材料的制備、性質和生物功能化修飾,以及石墨烯生物傳感器的構建及其工作機理、檢測性能等,并討論了該領域目前面臨的的挑戰以及未來的發展方向,以促進病原體高效檢測技術的發展。

針對石墨烯生物傳感器在病原體檢測方面的研究進展

石墨烯生物傳感器的功能化及其對病原體的檢測技術

該工作得到了國家自然科學基金、湖南省自然科學基金、湖南省教育廳研究基金的資助。文章第一作者為湘潭大學研究生蔣子欣,通訊作者為湘潭大學馮波教授、卿太平博士,以及長沙理工大學卿志和副教授。