在一项突破性的研究中,来自德国于利希研究中心、荷兰莱顿大学和中国上海大学的顶尖科学家们公布了一种创新的方法,用以提升石墨烯传感器的灵敏度。被誉为“下一代石墨烯电子生化传感器设备”的这些工具,以其超低的电子噪声水平,竟然能够检测到含量极低的HIV DNA。这项成果被详细阐述在了2017年10月25日的《科学进展》杂志上,文章标题为“在中性点附近对石墨烯进行生物传感”。
石墨烯,这种二维材料的丰富电子特性激发了人们在电子检测化学和生物分子领域中的巨大热情。莱顿大学莱顿化学研究所资深研究员Wangyang Fu表示:“在过去的几年里,我们一直致力于发掘石墨烯的独特物理和化学特性,以开发多功能电子传感器设备。制造实际的石墨烯电子传感器,关键在于我们理解和维持低水平电子噪音的能力。我们认为这是限制传感器分辨率的关键因素。”
通过与来自利希研究中心和莱顿大学的同行紧密合作,Fu公布了一种低噪音的石墨烯电子传感器,其实现方式是在这种传感器的中性点附近进行操作。在这个特殊的区域,电子噪音被最小化,从而实现了传感器性能的优化。
在这项研究中,Fu和他的同事们还展示了低噪音石墨烯芯片在生化检测领域的应用潜力。他们使用其传感器成功检测到了HIV DNA。他们选择了一段HIV基因进行实验,这段单链DNA会结合到石墨烯表面。论文的共同作者Lingyan Feng和Dirk Mayer解释道:“通过嵌二萘连接基团将一种单链肽核酸分子一种合成的DNA变体非共价地固定在石墨烯表面上。接着,一个互补的DNA链就能够结合上来。我们能够在非常低的噪音水平下非常灵敏地检测这种杂交事件。”
论文的共同作者Andreas Offenhusser和Hans-Joachim Krause更是满怀信心地表示:“开发低噪音、可携带的可靠石墨烯传感器用于即时检测(POCT)正处于石墨烯电子器件和生物传感器领域的前沿。这可能会对更广泛的医学诊断领域产生巨大的社会影响。”这项研究不仅展示了科学家们在技术革新方面的卓越能力,也揭示了未来医学诊断的无限可能。