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复旦魏大程团队开发新型晶体管实现核酸快速检测
时间:11/25/2021 10:23:58 AM  来源:本站原创  点击:11


复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室魏大程课题组长期致力于研究新型场效应晶体管材料、晶体管设计原理以及晶体管在光电、化学、生物传感等领域的应用。近日,魏大程团队报道了基于Y型DNA双探针的石墨烯场效应晶体管实现灵敏且快速的新冠核酸检测。研究发现,Y型DNA双探针可以同时靶向新冠病毒核酸的两个目标基因区域(ORF1ab和N基因),相比于单靶点检测提高了识别效率,提升了灵敏度。该方法的检测限低至0.03 copy μL1,比现有的新冠核酸检测方法低1~2个数量级。诊断时间约1分钟,与血清学检测(0.2~15分钟)相当。更重要的是,该方法在新冠混检测试中表现良好。在快速筛查中,混检是一种有效的策略,可提高检测通量、限制试剂的使用并提高整体检测效率。然而由于样品的稀释,混检可能会使那些病毒载量较低的样本成为漏网之鱼。Y型双探针石墨烯晶体管传感器的超低检测限则可以弥补这一缺陷。

目前,该成果以“Direct SARS-CoV-2 Nucleic Acid Detection by Y-Shaped DNA Dual-Probe Transistor Assay”为题发表于《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society 2021, 143, 17004)。复旦大学高分子科学系聚合物分子工程国家重点实验室为论文第一单位;复旦大学高分子科学系博士研究生孔德荣为第一作者;复旦大学魏大程研究员为通讯作者。此外,上海公共卫生临床中心朱召芹研究员和郭明权博士、复旦大学基础医学院谢幼华教授、复旦大学材料科学系分子材料与器件实验室刘云圻院士等参与了该研究。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市科委和复旦大学的支持。

近日,该团队继续报道了基于石墨烯场效应晶体管实现新冠抗体超灵敏检测的工作。该成果以《基于石墨烯场效应晶体管的新冠抗体超灵敏检测》“Ultrasensitive Detection of SARS-CoV2 Antibody by Graphene Field-Effect Transistors”为题发表于《纳米快报》(Nano Letters)。

研究发现,将新冠病毒刺突蛋白通过化学方法修饰在石墨烯传感界面,石墨烯场效应晶体管(g-FET)能有效地将新冠抗体与刺突蛋白的特异性结合转变成沟道电导的变化,进而实现对新冠抗体的超灵敏检测,检测限低至2.6 aM(1 aM = 1018 M),相当于100 μL血清中大约150个抗体分子的浓度。经临床血清样品验证,该g-FET能准确分辨出阳性和阴性新冠患者,最快诊断时间低至2分钟。检测结果可直接从电学响应中读出,不需要复杂的操作或数据处理。这种检测芯片通过半导体加工工艺制造,成本相对较低,方便集成到便携式系统中,为现场和即时检测新冠病毒提供了很大的希望,使人们能够在海关、车站、诊所、家中甚至互联网上监测感染状况,减少交叉感染的风险。


复旦大学高分子科学系聚合物分子工程国家重点实验室为论文第一单位;复旦大学高分子科学系博士研究生康华和博士后王学军为第一、第二作者;复旦大学魏大程研究员和上海市公共卫生临床中心朱召芹主任为通讯作者。魏大程研究主持了该项目,朱召芹为该研究提供了实验样本支持。此外,复旦大学材料科学系、分子材料与器件实验室刘云圻院士等参与了该研究。研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市科委和复旦大学的支持。

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