传染性病原体如流感病毒、结核分枝杆菌（Mtb）、SARS-CoV-2、鼻病毒和人类免疫缺陷病毒（HIV）引起的大流行，对全球医疗系统构成了巨大挑战，并威胁到公共健康。因此，快速精准的筛查诊断对于控制传染病扩散十分必要。
复旦大学分子材料与器件实验室魏大程课题组基于石墨烯晶体管检测了402例临床样本，实现了98%的临床准确度和分钟级响应。相关工作以“Accurately Detecting Trace-Level Infectious Agents by an Electro-Enhanced Graphene Transistor”在线发表在Advanced Functional Materials（先进功能材料）上。
图1.用于传染病原体检测的电致增强石墨烯晶体管工作流程
该研究团队将电增强策略用于液栅石墨烯场效应晶体管（LG-GFETs），以实现精确的传染病检测。LG-GFETs施加的栅极偏压使分析物富集在传感界面上，进而实现10倍的信号增强和5×10−16 g mL−1量级的检出极限。在402个临床样本（包括结核病、COVID-19和人类鼻病毒）检测中，LG-GFETs的灵敏度为97.3%（181/186），特异性为98.6%（213/216），响应时间小于60秒。这项研究解决了临床应用中难以同时兼顾响应速度和结果准确性的问题，因此该技术在人群传染病筛查中拥有独特的前景。
图2.电增强策略原理及检测性能
复旦大学分子材料与器件实验室2019级直博生戴长昊为第一作者；复旦大学分子材料与器件实验室魏大程研究员和上海公共卫生中心郭明权博士为通讯作者。复旦大学分子材料与器件实验室刘云圻院士、新加坡国立大学Andrew T. S. Wee院士、复旦大学化学系孔继烈教授等对本研究提供了支持。该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资助。
论文信息：
https://doi.org/10.1002/adfm.202300151
Accurately Detecting Trace-Level Infectious Agents by an Electro-Enhanced Graphene Transistor
Changhao Dai, Yi Yang, Huiwen Xiong, Xuejun Wang, Jian Gou, Pintao Li, Yungen Wu, Yiheng Chen, Derong Kong, Yuetong Yang, Daizong Ji, Jilie Kong, Andrew Thye Shen Wee, Yunqi Liu, Mingquan Guo*, Dacheng Wei*
Adv. Funct. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adfm.202300151