研究人员使用石墨烯来提高诊断设备的灵敏度

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研究人员使用石墨烯来提高诊断设备的灵敏度

宾夕法尼亚大学的研究人员使用石墨烯来提高诊断设备的灵敏度,特别是那些用于监测和治疗艾滋病毒的设备。该团队结合了一项DNA工程技术,该技术涉及一种名为发夹的工程DNA片段和生物传感,在不到一小时的时间内将传感器的灵敏度提高了50,000倍。

研究人员使用石墨烯来增加诊断设备图像的灵敏度

生物传感器由石墨烯制成,因此可以用作检测生物信号的极其敏感的方式,测量在生物分子存在下流过石墨烯表面的电流。当DNA或RNA分子与石墨烯结合时,它会使原子级薄材料的电导率发生很大变化,使研究人员能够检测感染并测量病毒载量。

过去,研究人员使用一个单链DNA序列,然后与目标DNA分子结合并产生电流变化。然而,该技术仅允许靶分子在一个位点结合。新技术中使用的DNA发夹具有卷曲结构,当靶分子与其结合时,该结构会展开。

当发夹打开时,已添加到系统中的其他“辅助”DNA与打开的发夹结合并将目标分子推出,使其能够连续与传感器上的许多不同位点结合,使灵敏度达到在未来的诊断中可能会有用。

该技术的一种可能的应用可以是便携式且廉价的诊断装置,其能够简单方便地检测人体内的感染因子,并且在感染水平变得非常大之前具有足够的灵敏度以捕获它。

“一个例子是正在接受治疗的艾滋病病毒感染者,无论是目前的抗逆转录病毒疗法,还是正在开发的新方法”该团队说。“如果他们的治疗开始失败并且病毒的水平开始增长,那么快速捕获它并且当它处于相对较低的水平时是很重要的。有可能将传感器与其他一些样品处理方法结合起来,这样人们就可以在家中自己监测病毒载量,而不必去看医生。甚至有可能在资源匮乏的环境中使用它,世界上哪些地方无法获得这种监测所需的技术。“

该团队正在与其他研究人员合作,包括工程与应用科学学院的David Issadore和佩雷尔曼医学院的Ronald Collman,将这项技术转向对HIV和其他诊断工具有用的方向。




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