新型冠状病毒肺炎疫情的蔓延对全球公共卫生构成严重威胁，准确诊断新冠肺炎，对于最大限度地减少对全球社会和经济的影响至关重要。目前，定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)核酸检测是新冠肺炎诊断的金标准。然而，qRT-PCR需要耗时的纯化和扩增过程、昂贵的仪器和专业技术人员，大大降低了检测效率。因此，开发一种快速、简便的方法来加快新冠肺炎的检测速度非常重要。新冠病毒介导的免疫抗体检测以其简单、快速、低成本的特点，为诊断感染及其现状提供了另一种选择。目前已建立的抗体检测方法包括胶体金纳米颗粒侧向流动法、酶联免疫吸附法、发光生物传感器、3D打印电化学法等。然而，检测很少达到2.8 fM (1 fM = 10−15 M)，当新冠抗体浓度低于该值时，存在误诊的风险。
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-CoV‑2 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 = 10−18 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。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c00837
图，晶体管传感器结构示意图、扫描电镜照片以及临床检测流程。