冠状病毒大流行凸显了在抗击传染病的斗争中做好准备的至关重要性, be they viral or bacterial. 电子游戏软件的科学家们正在朝着使用适当的抗生素更精确地靶向细菌感染的方向迈进.
利用单原子厚度的石墨烯来追踪生物结构中固有的电子信号, 由不列颠哥伦比亚省电子游戏正规平台人员领导的一个小组在该杂志上报道 Biosensors and Bioelectronics 开发一个平台，选择性地识别致命的细菌菌株.
样机演示了第一选择, rapid, 以及廉价的病原菌种类的电检测 Staphylococcus aureus and antibiotic resistant Acinetobacter baumannii 该论文的主要合著者、物理学教授肯尼斯·伯奇(Kenneth Burch)说.
耐药致病菌的迅速增加已成为全球性威胁, 很大程度上是因为抗生素的过度使用. This is driven largely by the lack of fast, cheap, scalable, and accurate diagnostics, 合著者、生物学副教授Tim van Opijnen说.
尤其重要的是确定细菌种类以及它是否对抗生素具有耐药性, 在一个平台上做到这一点，它可以在大多数护理点轻松操作. 目前，这种诊断相对缓慢——耗时从几小时到几天不等——需要广泛的专业知识, and very expensive equipment.
The BC researchers, 和波士顿大学的同事一起工作, developed a sensor, known as a graphene field effect transistor, or G-FET, 这可以克服先前检测工作的关键缺点，因为它是一个高度可扩展的平台，使用肽, chains of multiple linked amino acids, 哪些是便宜且易于使用的化学制剂, 论文合著者、化学教授高建民表示.
该团队开始展示他们可以构建一种能够“快速检测特定细菌菌株和物种的存在”的设备, 利用它们表面的大量电荷以及我们自己设计的合成肽捕获它们的能力,” said Burch.
这项倡议建立在van Opijnen和Gao的早期电子游戏正规平台基础之上, 谁之前发现多肽具有高度选择性, 但当时需要昂贵的荧光显微镜来检测它们. In addition to Burch, Gao, and van Opijnen, 该论文的主要共同作者包括波士顿大学化学助理教授奚玲.
该团队修改了现有的肽，使其能够附着在石墨烯上, a single atomic layer of carbon. 这些肽被设计成与特定细菌结合，排斥所有其他细菌. In essence, G-FET能够监测石墨烯上的电荷, 同时将其暴露在各种生物制剂中.
Due to the selectivity of the peptides, 电子游戏正规平台人员能够确定它们与所需细菌菌株的附着关系, the team reported in the article “Dielectrophoresis assisted rapid, 用g - fet选择性和单细胞检测耐药菌.“通过电监测电阻和, ultimately, charge on the device, 附着在石墨烯上的细菌可以被解决, even for just a single cell.
以实现更高的速度和高灵敏度, 在液体上放置一个电场来驱动细菌进入设备, 再次利用细菌的电荷, the team reported. This process, known as dielectrocphoresis, 以前从未应用于基于石墨烯的传感器，并有可能打开大门，大大提高在该领域的努力，将石墨烯用于生物传感, the team reported.
伯奇说:“我们很惊讶细菌是如何被电引导到设备上的。. “我们认为这会在一定程度上减少所需的时间和注意力. Instead, 它工作得非常好，以至于电场能够将所需的细菌浓度降低1000倍, 将检测时间缩短到5分钟.”
该团队的其他成员包括不列颠哥伦比亚省博士后电子游戏正规平台人员纳伦德拉·库马尔和胡安·C. Ortiz-Marquez和电子游戏正规平台生王文健和Mason Gray博士.D. '20, BC大学本科生电子游戏正规平台员Matthew Catalano说, 本科生Nadia Biglari访问电子游戏正规平台经历, and BU graduate student Kitadai Hikari.
该团队目前正在努力扩大可以检测到的病原体的数量，并证明它可以直接与患者的样本一起工作.
艾德·海沃德|大学传播| 2020年4月