據(jù)外媒報(bào)道，波士頓學(xué)院研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)使用單原子厚的石墨烯薄片跟蹤生物結(jié)構(gòu)中固有的電子信號(hào)，開(kāi)發(fā)了一個(gè)平臺(tái)，可以有選擇地識(shí)別致命的細(xì)菌菌株。該論文的主要合著者波士頓大學(xué)物理學(xué)教授肯尼斯·伯奇說(shuō)，該原型演示了在單一平臺(tái)上首次選擇性、快速且廉價(jià)的電檢測(cè)病原細(xì)菌金黃色葡萄球菌和耐藥鮑曼不動(dòng)桿菌。

確定引起感染的確切病原體的難度和費(fèi)用是抗生素治療復(fù)雜性的關(guān)鍵部分。由波士頓學(xué)院研究人員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種原型傳感器，該傳感器使用原子深層的石墨烯和肽片快速顯示出樣品中的細(xì)菌種類以及它是否具有抗生素抗性。石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管（G-FET）達(dá)到了單細(xì)胞分辨率和5分鐘的檢測(cè)時(shí)間，這可以導(dǎo)致更準(zhǔn)確地針對(duì)適當(dāng)?shù)目股剡M(jìn)行感染。圖片來(lái)源：波士頓學(xué)院的肯尼斯·伯奇（Kenneth Burch）

　　在抗生素耐藥性致病性的快速增長(zhǎng)細(xì)菌已經(jīng)成為一個(gè)全球性的威脅，在很大程度上是因?yàn)樵谔幏降目股亍９餐髡吆筒ㄊ款D學(xué)院生物學(xué)副教授蒂姆·范·奧皮寧（Tim van Opijnen）認(rèn)為，這在很大程度上是由于缺乏快速、廉價(jià)、可擴(kuò)展和準(zhǔn)確的診斷程序所致。特別關(guān)鍵的是，確定細(xì)菌種類及其是否對(duì)抗生素具有抗藥性，并在可以在大多數(shù)護(hù)理點(diǎn)容易操作的平臺(tái)上進(jìn)行鑒定。當(dāng)前，這種診斷相對(duì)較慢，從數(shù)小時(shí)到數(shù)天不等，需要廣泛的專業(yè)知識(shí)和非常昂貴的設(shè)備。

　　在此背景下，波士頓大學(xué)的研究小組開(kāi)發(fā)了一種傳感器，稱為石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管（G-FET），該傳感器可克服先前檢測(cè)工作的關(guān)鍵缺點(diǎn)，因?yàn)樗且环N高度可擴(kuò)展的平臺(tái)，采用肽，這些氨基酸是廉價(jià)且易于使用的化學(xué)試劑。

　　研究小組表明，它可以構(gòu)建一種設(shè)備，該設(shè)備可以快速檢測(cè)特定細(xì)菌菌株和物種的存在，利用其表面上的大量電荷并利用我們自己設(shè)計(jì)的合成肽捕獲它們的能力。該計(jì)劃建立在van Opijnen和Gao的早期研究基礎(chǔ)上，他們先前發(fā)現(xiàn)肽具有高度選擇性，但當(dāng)時(shí)需要昂貴的熒光顯微鏡進(jìn)行檢測(cè)。

　　研究小組對(duì)現(xiàn)有的肽進(jìn)行了修飾，使它們能夠與石墨烯（碳的單原子層）連接。這些肽被設(shè)計(jì)為與特定細(xì)菌結(jié)合，排斥所有其他細(xì)菌。本質(zhì)上，G-FET能夠監(jiān)控石墨烯上的電荷，同時(shí)將其暴露于各種生物制劑中。由于這些肽具有選擇性，研究人員能夠確定它們與所需細(xì)菌菌株的連接，通過(guò)電監(jiān)測(cè)電阻并最終監(jiān)測(cè)設(shè)備上的電荷，可以解決附著在石墨烯上的細(xì)菌的存在，即使對(duì)于單個(gè)細(xì)胞也是如此。

　　研究小組報(bào)告說(shuō)，為了實(shí)現(xiàn)更高的速度和更高的靈敏度，在液體上施加了電場(chǎng)，以將細(xì)菌驅(qū)至設(shè)備，再次利用細(xì)菌上的電荷。研究小組報(bào)告說(shuō)，這種被稱為介電電泳的過(guò)程以前從未應(yīng)用于基于石墨烯的傳感器，并且可能為顯著改善該領(lǐng)域采用石墨烯進(jìn)行生物傳感的努力打開(kāi)大門。

　　研究人員說(shuō)：“我們很驚訝細(xì)菌能被電引導(dǎo)到設(shè)備上。我們認(rèn)為這會(huì)在一定程度上減少所需的時(shí)間和所需的濃度。相反，它工作得很好，以至于電場(chǎng)能夠?qū)⑺璧募?xì)菌濃度降低1000倍，并將檢測(cè)時(shí)間減少到五分鐘?！?/p>