研究人员使用石墨烯来提高诊断设备的灵敏度

宾夕法尼亚大学的研究人员使用石墨烯来提高诊断设备的灵敏度，特别是那些用于监测和治疗艾滋病毒的设备。该团队结合了一项DNA工程技术，该技术涉及一种名为发夹的工程DNA片段和生物传感器，在不到一小时的时间内将传感器的灵敏度提高了50,000倍。

生物传感器由石墨烯制成，因此可以用作检测生物信号的极其敏感的方式，测量在生物分子存在下流过石墨烯表面的电流。当DNA或RNA分子与石墨烯结合时，它会使原子级薄材料的电导率发生很大变化，使研究人员能够检测感染并测量病毒载量。

过去，研究人员使用一个单链DNA序列，然后与目标DNA分子结合并产生电流变化。然而，该技术仅允许靶分子在一个位点结合。新技术中使用的DNA发夹具有卷曲结构，当靶分子与其结合时，该结构会展开。

当发夹打开时，已添加到系统中的其他“辅助”DNA与打开的发夹结合并将目标分子推出，使其能够连续与传感器上的许多不同位点结合，使灵敏度达到在未来的诊断中可能会有用。

该技术的一种可能的应用可以是便携式且廉价的诊断装置，其能够简单方便地检测人体内的感染因子，并且在感染水平变得非常大之前具有足够的灵敏度以捕获它。

“一个例子是正在接受治疗的艾滋病病毒感染者，无论是目前的抗逆转录病毒疗法，还是正在开发的新方法”该团队说。“如果他们的治疗开始失败并且病毒的水平开始增长，那么快速捕获它并且当它处于相对较低的水平时是很重要的。有可能将传感器与其他一些样品处理方法结合起来，这样人们就可以在家中自己监测病毒载量，而不必去看医生。甚至有可能在资源匮乏的环境中使用它，世界上哪些地方无法获得这种监测所需的技术。“

该团队正在与其他研究人员合作，包括工程与应用科学学院的David Issadore和佩雷尔曼医学院的Ronald Collman，将这项技术转向对HIV和其他诊断工具有用的方向。