据国外网站CLP报道，基于分子碳中间层的石墨烯生物传感器可以在不改变石墨烯基本电子特性的情况下检测特定的生物标志物。
中间层创新：分子碳膜作为介电中间层，允许石墨烯功能化而不破坏其电子特性。
增强的灵敏度：该生物传感器配备了适体和聚乙二醇，可以针对特定分子并防止不必要的吸附，从而可以检测多种生物标志物。
实际应用：这种基于石墨烯的生物传感器更敏感、更快、更经济，通过集成到POC设备甚至移动电话中，可能会给诊断实践带来革命性的变化。
与其他生物传感器一样，基于石墨烯的生物传感器需要一个功能化的表面，只有特定的分子才能附着在上面。例如，如果要从血液或唾液样本中检测到特定的生物标志物，则必须将相应的对应物（即所谓的捕获分子）应用到传感器表面。
问题是：“如果石墨烯被直接功能化，它的电子结构会发生不利的变化，”耶拿大学的安德烈·图尔查宁教授解释说。“那么石墨烯就不再是石墨烯了——你真正想要利用的特定电子特性就不再可用了。”构成这种生物传感器高灵敏度的参数——例如载流子的迁移率——受到的影响太大。
石墨烯基生物传感器：分子中间层的功能化
然而，Turchanin和他的团队，以及来自工业、研究和医学的合作伙伴，现在已经开发出一种不受干扰的石墨烯功能化方法。
“我们已经在石墨烯上应用了分子碳膜，它和石墨烯一样薄，只有1纳米。这个中间层是电介质，这意味着它不导电，”耶拿化学家解释说。“这两种成分通过所谓的范德华力相互连接，形成了一种异质结构，我们能够在不影响石墨烯电子特性的情况下实现功能化。”
这是因为化学活性官能团可以不受干扰地应用于分子中间层，任何数量的不同捕获分子都可以附着在中间层上。当所需的对应物附着时，它们将电场传输到基于石墨烯的生物传感器上，从而改变这种材料中的电信号而不影响其特性。
复杂临床样本的调查
作为捕获分子，研究人员为分子中间层上的化学活性官能团配备了人工产生的适体，这些适体可以以非常有针对性的方式结合特定分子。他们还用聚乙二醇（一种经常用于医学的合成聚合物）的蛋白质排斥层使碳纳米膜功能化。它可以防止不需要的东西吸附在表面上。通过这种方式，所寻找的生物标志物可以在复杂的生物样本中找到。
有了这个实验装置，耶拿的专家们成功地检测到了趋化因子——一组在人类免疫系统中起重要作用的蛋白质，因此可以在疾病诊断中作为生物标志物发挥重要作用。“多亏了与荷兰医学实验室的合作，我们在这些实验中使用了真实患者的鼻拭子样本，”安德烈·图尔查宁说。“更重要的是，我们开发的石墨烯传感器不仅可以用来发现一种生物标志物，还可以用来发现数百种，”该论文的第一作者大卫·凯泽博士补充道。
基于石墨烯的生物传感器更灵敏、更快、更便宜
Kaiser说：“这项研究结果对未来的诊断学来说可能是开创性的，因为我们已经能够消除石墨烯生物传感器的主要障碍，这种传感器比目前在常规临床应用领域使用的任何东西都要有效得多。”“如果大量生产，它的灵敏度要高得多，速度也快得多——大约5分钟就能得出结果——而且成本效益高。”
测量原理是纯电的——电流的变化单独表明所寻找的生物标志物是否已经被发现。因此，这种基于石墨烯的生物传感器可以很容易地集成到日常临床实践中，并与方便的护理点设备相结合。Turchanin说：“甚至我们的手机也可能做到这一点。”
文章来源于CLP，IVD从业者网编译
