石墨烯为选择性识别致命细菌菌株的新平台提供了基�

马萨诸塞州梨树山(3/19/2020)-波士顿学院的研究人员领导的团队使用单原子厚度的石墨烯片来跟踪生物结构的固有电子信号，并开发了一个平台来选择性地识别致命的细菌菌株。研究小组在杂志《生物传感器和生物电子学》中报道，这一进展可能会导致用适当的抗生素进行更准确的感染。

波士顿大学物理学教授肯尼斯伯奇(Kenneth birch)表示，该原型首次在单一平台上展示了对致病菌金黄色葡萄球菌和耐药鲍曼不动杆菌的选择性、快速和廉价的电检测。

抗生素耐药病原菌的快速增加已成为全球性威胁，这在很大程度上是由于抗生素的过度处方。合著者、波士顿学院生物学副教授Tim van Opijnen认为，这主要是由于缺乏快速、廉价、可扩展和准确的诊断程序。

特别是，关键是确定细菌的类型和是否对抗生素有耐药性，并在大多数护理点易于操作的平台上进行鉴定。目前，这种诊断相对较慢——从几个小时到几天不等——需要广泛的专业知识和非常昂贵的设备。

不列颠哥伦比亚省的研究人员与波士顿大学的同事合作开发了一种称为石墨烯场效应晶体管(G-FET)的传感器，该传感器可以克服以前检测工作的关键缺点，因为它是一个高度可扩展的平台，并且使用肽。合著者、不列颠哥伦比亚大学化学教授高建民说，这些氨基酸是廉价且易于使用的化学试剂。

研究团队着手展示，它可以构建一种设备，能够“快速检测特定细菌菌株和物种的存在，利用它们表面的大量电荷，并利用我们自己设计的合成肽来捕获它们的能力”。桦树

该计划基于van Opijnen和Gao的早期研究，他们之前发现肽具有高度选择性，但当时需要昂贵的荧光显微镜进行检测。除伯奇、高和范奥皮宁外，本文的主要合著者还包括波士顿大学化学系助理教授凌。

研究小组修改了现有的肽，使它们可以与石墨烯(碳的单原子层)相连。这些肽被设计成与特定细菌结合，并排斥所有其他细菌。本质上，当石墨烯暴露在各种生物制剂中时，场效应晶体管可以监控石墨烯上的电荷。

由于这些肽的选择性，研究人员可以确定它们与所需细菌菌株的联系。该团队在文章《介电泳辅助G-FET快速、选择性和单细胞检测抗生素耐药菌》中报道。通过电监控电阻并最终监控器件上的电荷，可以解决附着在石墨烯上的细菌的存在，即使对于单个细胞也是如此。

研究小组报告说，为了实现更高的速度和更高的灵敏度，向液体施加电场，将细菌驱动到设备上，并重新利用细菌上的电荷。研究小组报告称，这种被称为介电泳的过程以前从未应用于石墨烯基传感器，它可能会为显著提高石墨烯在该领域用于生物传感的努力打开大门。

伯奇说：“我们很惊讶细菌能被电引导到这个装置。”“我们认为这将在一定程度上减少所需的时间和注意力。相反，它的效果非常好，电场可以将所需的细菌浓度降低1000倍，并将检测时间缩短到5分钟。”

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