新型冠状病毒肺炎（COVID-19）是由严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起的传染病。随着病毒变种的传播和世界许多地区疫苗接种的缓慢推广，全世界迫切需要一种全面的检测方法，以便迅速、准确地识别和隔离大量感染者，从而遏制SARS-CoV-2的传播。
目前，COVID-19诊断方法包括血清学和病毒核酸测试。直接检测抗体或抗原病毒蛋白的血清学测试可以迅速获得结果，然而在大多数情况下，它们只能正确检测出一半到四分之三的感染。新冠检测的金标准是基于PCR的核酸分析，但是其包含多步RNA提取和酶联放大反应，耗时较长，需要专业人员、设备和实验室。其他检测方法如层析法和酶联免疫吸附法等也存在一定不足，比如其灵敏度不高，操作程序复杂。因此，亟需发展一种兼具高灵敏度和快速的检测方法应对新冠疫情。
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 μL−1,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。
论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.1c06325
Y型双探针g-FET传感器的构建和表征