Исследователи используют графен для улучшения домашних тестов на COVID-19

Исследователи из Имперского колледжа Лондона (ICL) нашли способ как усовершенствовать ионно-чувствительный полевой транзистор (ISFET) – электронный датчик, который можно использовать для быстрого обнаружения инфекционных заболеваний, таких как COVID-19.

Сегодняшний «золотой стандарт» тестирования коронавируса, ПЦР, требует отправки анализов в лаборатории для обработки. ISFET со средней длительностью тестирования порядка 30 минут может предоставить быструю и надёжную домашнюю альтернативу ПЦР, а также составить конкуренцию экспресс-тестам бокового потока своей более высокой точностью.

ISFET осуществляет диагностику заболеваний путём определения изменений pH в жидкостях организма, вызванных РНК вирусов, таких как SARS, CoV2 и Зика, а также отслеживая уровень глюкозы у пациентов с диабетом. Интеграция ISFET  в «лабораторию на чипе» ускоряет анализ благодаря локальной обработке данных.
 
В процессе изготовления ISFET на поверхность чипа наносится материал, чувствительный к pH тестируемой жидкости. Однако при контакте с жидкостью этот верхний слой модифицируется, что вызывает химический «дрейф» в реальном времени – неконтролируемое, непрерывное изменение выходного сигнала без изменения кислотности жидкости.

Чтобы бороться с химической нестабильностью сенсора там, где она возникает, исследователи из ICL нанесли на чувствительную поверхность одиночный слой атомов углерода (графен). По их данным, это усовершенствование позволило снизить дрейф датчика на 50%.

Ведущий автор статьи в журнале IEEE Sensors доктор Кристофорос Пантели (Christoforos Panteli) с кафедры электротехники и электроники ICL сказал: «Потребность в надёжных и быстрых системах «лаборатория на чипе» очень высока. Наша инновация означает, что ISFET с модифицированной поверхностью могут стать новым  и, возможно, лучшим способом создания высокопроизводительных систем химического зондирования инфекционных заболеваний».

Команда ICL продолжает работать над совершенствованием своего подхода. Следующим шагом должно стать улучшение качества переноса графена на поверхность сенсора. На этом этапе планируется тесное взаимодействие с промышленностью для выбора методов осаждения, обеспечивающих наилучшую экономию при крупных масштабах производства, с последующей  доработкой этих методов в лаборатории.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365