據(jù)外媒報道，波士頓學院研究人員領導的一個團隊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，開發(fā)了一個平臺，可以有選擇地識別致命的細菌菌株。該論文的主要合著者波士頓大學物理學教授肯尼斯·伯奇說，該原型演示了在單一平臺上首次選擇性、快速且廉價的電檢測病原細菌金黃色葡萄球菌和耐藥鮑曼不動桿菌。

確定引起感染的確切病原體的難度和費用是抗生素治療復雜性的關(guān)鍵部分。由波士頓學院研究人員領導的團隊開發(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菌種類以及它是否具有抗生素抗性。石墨烯場效應晶體管（G-FET）達到了單細胞分辨率和5分鐘的檢測時間，這可以導致更準確地針對適當?shù)目股剡M行感染。圖片來源：波士頓學院的肯尼斯·伯奇（Kenneth Burch）

　　在抗生素耐藥性致病性的快速增長細菌已經(jīng)成為一個全球性的威脅，在很大程度上是因為在處方的抗生素。共同作者和波士頓學院生物學副教授蒂姆·范·奧皮寧（Tim van Opijnen）認為，這在很大程度上是由于缺乏快速、廉價、可擴展和準確的診斷程序所致。特別關(guān)鍵的是，確定細菌種類及其是否對抗生素具有抗藥性，并在可以在大多數(shù)護理點容易操作的平臺上進行鑒定。當前，這種診斷相對較慢，從數(shù)小時到數(shù)天不等，需要廣泛的專業(yè)知識和非常昂貴的設備。

　　在此背景下，波士頓大學的研究小組開發(fā)了一種傳感器，稱為石墨烯場效應晶體管（G-FET），該傳感器可克服先前檢測工作的關(guān)鍵缺點，因為它是一種高度可擴展的平臺，采用肽，這些氨基酸是廉價且易于使用的化學試劑。

　　研究小組表明，它可以構(gòu)建一種設備，該設備可以快速檢測特定細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計的合成肽捕獲它們的能力。該計劃建立在van Opijnen和Gao的早期研究基礎上，他們先前發(fā)現(xiàn)肽具有高度選擇性，但當時需要昂貴的熒光顯微鏡進行檢測。

　　研究小組對現(xiàn)有的肽進行了修飾，使它們能夠與石墨烯（碳的單原子層）連接。這些肽被設計為與特定細菌結(jié)合，排斥所有其他細菌。本質(zhì)上，G-FET能夠監(jiān)控石墨烯上的電荷，同時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菌菌株的連接，通過電監(jiān)測電阻并最終監(jiān)測設備上的電荷，可以解決附著在石墨烯上的細菌的存在，即使對于單個細胞也是如此。

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

　　研究人員說：“我們很驚訝細菌能被電引導到設備上。我們認為這會在一定程度上減少所需的時間和所需的濃度。相反，它工作得很好，以至于電場能夠?qū)⑺璧募毦鷿舛冉档?000倍，并將檢測時間減少到五分鐘?！?/p>