Материал быстро и точно обнаруживает COVID-19

Исследователи использовали графен — один из самых прочных и тонких известных материалов — для обнаружения вируса SARS-CoV-2 в лабораторных экспериментах. Это открытие имеет потенциальное применение в борьбе с COVID-19 и его вариантами.

В экспериментах исследователи объединили листы графена, которые более чем в 1000 раз тоньше почтовой марки, с антителом, предназначенным для нацеливания на шиповидный белок коронавируса. Затем они измерили вибрации этих графеновых листов на атомном уровне при воздействии COVID-положительных и COVID-отрицательных образцов в искусственной слюне. Эти листы также были протестированы на наличие других коронавирусов, таких как ближневосточный респираторный синдром (БВРС-КоВ).

Вибрации графенового листа, связанного с антителами, изменились при обработке COVID-положительным образцом, но не при обработке COVID-отрицательным образцом или другими коронавирусами. Вибрационные изменения, измеренные с помощью рамановского спектрометра, стали заметны менее чем через пять минут.

Графен, который называют «чудо-материалом», обладает уникальными свойствами, которые делают его очень универсальным, что делает возможным датчик такого типа. Графен — это материал толщиной в один атом, состоящий из углерода. Атомы углерода связаны химическими связями, эластичность и движение которых могут вызывать резонансные колебания, также известные как фононы, которые можно очень точно измерить. Когда такая молекула, как молекула SARS-CoV-2, взаимодействует с графеном, она изменяет эти резонансные колебания очень специфичным и поддающимся количественной оценке образом.

Поскольку графен имеет толщину всего в один атом, молекула на его поверхности относительно велика и может вызывать определенное изменение своей электронной энергии. В этом эксперименте исследователи модифицировали графен антителом и, по сути, откалибровали его так, чтобы он реагировал только с шиповидным белком SARS-CoV-2. Используя этот метод, графен можно было бы аналогичным образом использовать для обнаружения вариантов COVID-19.