科学家们利用单原子厚的纳米材料开发了一种设备，能够同时检测引起COVID-19和流感的病毒的存在。与传统测试相比，该设备的检测门槛低得多，结果也更快。研究人员将在ACS 2023年春季混合会议上介绍他们的发现。
有咳嗽、喉咙痛和鼻塞？任何数量的呼吸道病毒都可能是罪魁祸首。传统的测试可以通过依靠化学反应来确定某些可能的罪魁祸首，但是一些研究人员希望用化学来换取纳米材料所感应的电变化。今天，科学家们报告说，他们使用一种单原子厚的纳米材料建立了一个装置，可以同时检测出导致COVID-19和流感的病毒的存在。
研究人员将在美国化学学会（ACS）的春季会议上展示他们的成果。ACS 2023年春季会议是一个混合会议，将于3月26日至30日以线上和现场的方式举行，有超过10000个关于广泛科学主题的报告。
流感和COVID-19的症状有相当大的重叠，因此很难区分它们，正在会议上介绍这项工作的Deji Akinwande博士指出："当这两种病毒像今年冬天早些时候那样一起流通时，如果有一个传感器能够同时检测出你是否患有COVID、流感、上述任何一种病毒或两者，那将是非常有用的。"他和同事们正在开发的设备也可以被修改为测试其他感染。
包括Akinwande实验室博士后Dmitry Kireev在内的研究小组使用石墨烯制作了COVID-19和流感传感器，石墨烯是一种单层的碳原子，以六边形晶格模式排列。其极薄的特性使石墨烯对其环境中的任何电气变化高度敏感。Akinwande和其他研究人员看到了利用它和其他类似的纳米材料来创造许多不同应用的传感器的巨大潜力。
Akinwande说："这些超薄的纳米材料通常保持着最佳灵敏度的记录，甚至可以检测到单个原子，它们可以提高检测非常少量的基本上需要被感知的任何东西的能力，无论是细菌或病毒，在气体或血液中。"
之前，他的小组设计一种基于石墨烯的临时纹身，可以监测血压。该纹身由沿手臂动脉放置的一对传感器组成。每对传感器中的一半发出电流，而其伙伴则检测到。这个信号被用来确定血流。
为了建立感染传感器，研究人员必须使石墨烯对病毒蛋白的存在做出反应。为此，他们将目光投向了免疫系统，该系统产生的抗体经过微调，能够识别并抓住特定的病原体。研究人员将针对SARS-CoV-2（导致COVID-19的病毒）的抗体和针对流感病毒的抗体与石墨烯联系起来。当来自感染者的样本被放在传感器上时，这些抗体与它们的目标蛋白结合，促使电流发生变化。
研究人员没有必要的安全设施来使用整个活性流感或SARS-CoV-2病毒来测试这个大约一平方英寸的传感器。为了取而代之，他们使用了这些病毒的蛋白质，这些蛋白质被输送到旨在类似于唾液的液体中。他们的结果表明，该传感器不仅能够检测到蛋白质的存在，而且当它们以极低的数量存在时也能做到这一点。Akinwande说，这种敏感性表明该传感器可用于检测呼吸中发现的更为稀疏的病毒颗粒。
该传感器的工作速度也很快，在投放样品后约10秒内就能返回结果。相比之下，传统的COVID-19测试可能需要几分钟或几小时，这取决于类型，而美国食品和药物管理局最近授权的一种COVID和流感双重测试需要大约半小时才能得出结果。
Akinwande和他的小组正在努力进一步提高其性能，包括通过扩大其可以检测的病毒种类。在美国国家科学基金会的资助下，他们正在开发一种旨在测试SARS-CoV-2变种的传感器，如Omicron和Delta。他们说，虽然他们目前专注于两个变种的设计，但该测试可以被调整为同时识别更多的变种。