解文成行 | 一文三热点:3D打印、石墨烯、新冠病毒

刘田宇

2021年第1期

三个思考题:

引领材料制备之法,风靡全球的制造技术是?——3D打印

研发新型电子器件,持续热点的二维材料是?——石墨烯

肆虐全球疯狂不止,令人色变的危险病毒是?——新冠病毒

以上三个热点,一篇文章全部打包(3D打印+石墨烯+新冠病毒),不吹不擂。

这篇文章发表于Advanced Materials杂志,作者是美国卡耐基梅隆大学的科研团队。

文章报道了一种器件,

一种通过3D打印出的石墨烯阵列组成,用来检测新冠病毒抗体的电子传感器

作者们首先利用3D打印技术打印出排列规则的10×10金棒阵列。

然后将石墨烯贴附在每根金棒上。

最后借助化学反应将新冠病毒抗原连接到石墨烯上(图1)。

1. 3D打印石墨烯阵列新冠病毒抗体传感器示意图。

这些附着在石墨烯上的抗原,

仿佛一只只触手,能够敏锐地感应到新冠病毒抗体的存在。

抗体一旦碰到触手(抗原),

便会被牢牢抓住(图2)。

抗体-抗原这一结合过程使石墨烯/金棒体系的电阻增大,

从而被检测仪器感应到,显示出病毒抗体的存在。

2. 石墨烯上新冠病毒抗原-抗体结合示意图。黄色基底:金;黑色网格:石墨烯;浅绿色小球:新冠病毒抗原;Y型物:新冠病毒抗体。

因为抗原-抗体结合具有很高的灵敏度,

因而极少的抗体都能被该传感器检出(检出限:2.8×10-15 M);

又因抗原与抗体结合具有特异性,

因而不是新冠病毒抗体的其他物质都无法使传感器发生响应。

使用后的传感器探测电极可用酸性甲酸溶液清洗,

让抗体与抗原分离。

这样传感器又恢复了功能,可以再被使用了。

顺带一提,

整个清洗过程耗时不到一分钟。

传感器可以连接到手机上(图3)使用,

便于随身携带、随时检测新冠病毒抗体。

图3. 传感器可与手机结合,实现便携式测试。

除了新冠病毒,其它病毒抗体也能被检测到吗?

当然可以!不过要做点准备:

只要将附在石墨烯表面上的新冠病毒抗原替换成其他要检测的病毒抗原就行。

科学,正为人类抗疫贡献力量!

原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202006647

【栏目介绍】

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【作者介绍】

刘田宇,Wiley上海编辑部材料科学类期刊同行评议编辑。

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