مقالة منهجية

شريحة استشعار معدلة بالجرافين عالية الأداء للكشف عن SARS-CoV-2

DOI:

10.3791/64730

⸱

مايو 5, 2023

 ,  ,  ,  , 
1RFIC Bio Centre, Kwangwoon University, 2Department of Electronics Engineering, Kwangwoon University, 3NDAC Centre, Kwangwoon University, 4Stanford Cardiovascular Institute, Stanford University School of Medicine, 5Department of Medicine, Stanford University School of Medicine, 6Department of Biomedical Engineering, Hebei University of Technology, 7NanoBioTech Laboratory, Department of Environmental Engineering, Florida Polytechnic University, 8School of Engineering, University of Petroleum and Energy Studies (UPES)

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يصف البروتوكول الحالي تصنيع نماذج أولية منخفضة التكلفة للاستشعار الحيوي تعتمد على أنظمة نانوية مفيدة للكشف الدقيق عن البروتينات الفيروسية (على مستوى Fg). تسمح منصة الاستشعار الصغيرة هذه بتطبيقات نقاط الرعاية التي يمكن دمجها مع إنترنت الأشياء الطبية (IoMT) لتحقيق أهداف التطبيب عن بعد.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتضمن نموذج الاستشعار هذا تطوير شريحة كشف سعوية مزدوجة بين الأرقام (DIDC) قابلة لإعادة الاستخدام ومزجج بأكسيد الجرافين (GrO) للكشف عن فيروس كورونا 2 (SARS-CoV-2) على وجه التحديد وبسرعة. يتكون DIDC المصنع من ركيزة زجاجية تحتوي على Ti / Pt مزججة بأكسيد الجرافين (GrO) ، والتي يتم تعديلها كيميائيا باستخدام EDC-NHS لشل حركة الأجسام المضادة (Abs) المعادية ل SARS-CoV-2 بناء على بروتين سبايك (S1) للفيروس. أظهرت نتائج التحقيقات الثاقبة أن GrO أعطى سطحا هندسيا مثاليا لتثبيت Ab وعزز السعة للسماح بحساسية أعلى وحدود استشعار منخفضة. ساعدت هذه العناصر القابلة للضبط على تحقيق نطاق استشعار واسع (1.0 ملغم/مل إلى 1.0 fg/mL)، وحد أدنى للاستشعار يبلغ 1 fg/mL، واستجابة عالية وخطية جيدة تبلغ 18.56 nF/g، ووقت تفاعل سريع يبلغ 3 ثوان. إلى جانب ذلك ، من حيث تطوير أطر اختبار نقاط الرعاية (POC) القابلة للتطبيق المالي ، فإن قابلية إعادة استخدام الرقاقة الحيوية GrO-DIDC في هذه الدراسة جيدة. بشكل ملحوظ ، فإن الرقاقة الحيوية خاصة بالمستضدات المنقولة بالدم ومستقرة لمدة تصل إلى 10 أيام عند 5 درجات مئوية. نظرا لصغر حجمه ، فإن هذا المستشعر الحيوي المصغر لديه القدرة على تشخيص POC لعدوى COVID-19. يمكن لهذا النظام أيضا اكتشاف الأمراض الفيروسية الشديدة الأخرى ، على الرغم من أن خطوة الموافقة باستخدام أمثلة الفيروسات الأخرى قيد التطوير.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ظهر جائحة فيروسي ناجم عن فيروس كورونا بيتاالجديد 1 (أي 2019-nCoV) ، والذي أطلق عليه لاحقا اسم فيروس كورونا 2 (SARS-CoV-2) 2 (يشار إليه فيما يلي باسم الفيروس) ، والذي ينطوي على عنقود رئوي وضيق تنفسي حاد شديد ، في مدينة ووهان ، الصين ، في نهاية عام 20193. نظرا لانتقاله السريع من إنسان إلى إنسان في جميع أنحاء العالم ، وارتفاع معدل الإصابة ، وارتفاع معدل الوفيات ، والآثار الضارة الخطيرة التي تهدد الحياة4 ، خلال الوباء ، تطورت أبحاث علمالفيروسات 5 بسرعة لتحديد التنظيم الجيني للفيروس وهيكله5،6. تشمل أعراض COVID-19 7,8 ارتفاع في درجة الحرارة والسعال الجاف والألم العام9. الأهم من ذلك ، أن الأنماط المصلية المختلفة للفيروس تؤدي إلى اختلاف شدة المرض10. علاوة على ذلك ، يمكن للناقلات التي لا تظهر عليها أعراض أن تنشر الفيروس. عادة ، تحت المجهر ، تظهر جزيئات فيروس COVID-19 إسقاطات تشبه النادي تتكون من بروتينات سبايك11. لذلك ، للسيطرة على انتشار هذا العامل الممرض الجديد ، يجب أن يكون الكشف عن الحالات في الوقت المناسب وفعالا. وبالتالي ، أصبح الكشف شديد الحساسية والسرعة والانتقائي للفيروس في المراحل المبكرة من العدوى الفيروسية أمرا بالغ الأهمية2،11. هناك حاجة إلى التباعد الاجتماعي / الجسدي لتجنب انتقالالفيروس 12. وتؤكد الوكالات الصحية على تطوير أدوات التشخيص الذكية وأنظمة النانو13. في الواقع ، كما اقترحت الوكالات الصحية ، هناك حاجة إلى اختبار مستهدفوجماعي 14،15 ولا يزال مطلوبا.

من حيث المبدأ ، تعد طرق التشخيص البيولوجي المستمرة مثل تفاعل البوليميراز المتسلسل للنسخ العكسي (RT-PCR) أفضل وسيلة للتعرف الجماعي على SARS-CoV-2 ، كما هو الحال مع فيروس كورونا المرتبط بمتلازمة الشرق الأوسط التنفسية (MERS-CoV) 16 و SARS-CoV-117. في هذا السياق ، يعتمد التحديد المعياري الحالي للتلوث ب SARS-CoV-2 على تعزيز الخصائص الخاصة بالعدوى18،19. بالإضافة إلى ذلك ، يجب مراعاة التباين في عدوى SARS-CoV-2 وفقا للمنطقة والعمر والعرق والجنس. مع الهدف النهائي المتمثل في إنقاذ الأرواح ، من الأهمية بمكان بناء أدوات تشخيص سريعة لاستخدام نقاط الرعاية (POC) 20،21.

في هذا السياق ، فإن الاستراتيجيات المنتظمة مثل التهجين الموضعي الفلوري (FISH) ، وفحص الممتز المناعي للبروتين (ELISA) ، والطرق القائمة على الكرة المجهرية ، والاختبارات الكهروكيميائية ، والتصوير بالرنين المغناطيسي ، و PET ، و NIRFOI22 لها حساسية منخفضة لمستويات الفيروس المنخفضة ، وانتقائية منخفضة ، وقدرة منخفضة على إعادة الاستخدام. بالإضافة إلى ذلك ، فإن هذه الإجراءات لها عيوب ، بما في ذلك أنظمة تشخيص الاستشعار الحيوي المكلفة ، والكواشف غير القابلة لإعادة الاستخدام ، ومتطلبات القوى العاملة ذات المهارات العالية23. لذلك ، لا يمكن اعتبار هذه التقنيات الثاقبة على أنها طرق POC سريعة أو معقولة أو محددة بشكل استثنائي أو حساسة24،25. وتجدر الإشارة إلى أن هناك أنواعا مختلفة من أجهزة الاستشعار الحيوية القائمة على الحمض النووي والتحصين والتي تستخدم التقنيات المركبة والسعوية والكهربائية18،26،27،28. على سبيل المثال ، يمكن تقليص أجهزة الاستشعار الحيوية للحمض النووي الكهربائي ، التي تتمتع باستجابة عالية ، ببساطة ، وهي قابلة للضبط29،30 ، وقد تم إنتاجها للكشف عن الإيبولا31 ، وزيكا ، وفيروس كورونا المسبب لمتلازمة الشرق الأوسط التنفسية ، وفيروس كوروناالسارس 32،33،34. وبالمثل ، تم إنشاء مستشعر حيوي لأشباه الموصلات ذات التأثير الميداني (FET) للكشف عن بروتين سبايك للفيروس باستخدام بعض الأجسام المضادة (أحادية النسيرة) المثبتة على الأجهزة المزججة بالجرافينبشكل فعال 35،36. ومع ذلك ، فإن هذه الاستراتيجية الجديدة أقل حساسية من RT-PCR. وعلاوة على ذلك، تم في الآونة الأخيرة، وضع إطار للكشف ثلاثي الأبعاد عن الفيروس مغطى بأكسيد الجرافين النفاث النفاث على الهباء الجوي، والذي له حد منخفض لتحديد الهوية (2.8 × 10-15 م). على أي حال ، تم اختبار هيكل المستشعر الحيوي المعقدالمقترح 35 فيما يتعلق باستخدام POC ومقارنته باستراتيجيات الاستشعار الحيوي الأخرى الموجودة المستخدمة للكشف عن الفيروس35،37،38.

في هذه الدراسة ، قمنا بتصميم وتصنيع مستشعر حيوي DIDC مصغر وقابل لإعادة الاستخدام قائم على GrO لتحديد بروتين سبايك الفيروس دون القيود الموضحة أعلاه لأجهزة الاستشعار الحيوية الأخرى. يسمح هذا المستشعر الحيوي بالكشف على مستوى الفيمتوجرام (fg) في غضون 3 ثوان18,27 من وقت الاستجابة. لإنجاز هذا البحث ، تم اختيار رقائق GrO النانوية لتحسين الاستجابة والانتقائية ، مما يعني أنه يمكن اكتشاف تركيزات منخفضة من بروتين مستضد الفيروس من مسحات الفم والبلعوم أو البلعوم الأنفي. GrO هي مادة مناسبة ويمكن الاعتماد عليها صناعيا ومتسقة وموصلة يمكن استخدامها بشكل مفيد لتطبيقات الاستشعار الحيوي2،39،40،41. بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام نهج تهجين أحادي النسيلة الخالي من الملصقات المضادة IgG ، مع التركيز على بروتين S1 للفيروس. يمكن إعادة استخدام المستشعر الحيوي SARS-CoV-2-GrO-DIDC المصنع بعد المعالجة المتقدمة والتنظيف بمحلول سمكة الضاري المفترسة. يمكن استخدام هذا المستشعر الحيوي فائق السرعة والحساس والانتقائي وخالي من الملصقات وقابل لإعادة الاستخدام للاستشعار الحيوي للعينات السريرية وتطبيقات الرعاية الصحية الشخصية26،42،43،44.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. تنظيف شريحة الاستشعار DIDC

  1. في بداية التجربة ، قم بتنظيف سطح رقاقة DIDC26 بمحلول سمكة الضاري المفترسة (H2SO4: H2O2بنسبة 3: 1) ، وضعه على اللوح الساخن عند 80 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة. بعد ذلك ، اشطف سطح المستشعر بالماء المقطر قطرة قطرة باستخدام ماصة لإزالة كواشف التنظيف تماما. لضمان الإزالة الكاملة للكاشف ، اشطف السطح بأربع إلى خمس قطرات من الكحول الإيثيلي.
    ملاحظة: تم تصنيع شريحة DIDC بعد تقرير منشور سابقا26.
  2. بعد ذلك ، جفف سطح المستشعر في درجة حرارة الغرفة للإزالة الكاملة للكواشف للحصول على سطح مستشعر محب للماء. يمكن استخدام هذه الشريحة لمزيد من التصنيع لطبقة أكسيد الجرافين على الرقاقة (الخطوة 2).
  3. قم بتغطية وسادات القطب الكهربائي لشريحة المستشعر النظيفة بشريط بوليميد.

2. تصنيع الطبقة الرقيقة من أكسيد الجرافين على رقاقة الاستشعار DIDC

  1. ضع الرقاقة في وسط آلة طلاء الدوران في الوضع الأفقي ، وأضف 4 ميكرولتر من محلول مائي من أكسيد الجرافين أحادي الطبقة المتاح تجاريا (GO) (انظر جدول المواد) على سطح الرقاقة. ثم أغلق غرفة الطلاء الدوار ، وقم بتشغيله لمدة دقيقتين عند 1,300 دورة في الدقيقة.
  2. لتلدين شريحة GO المصنعة ، احتفظ بالشريحة على اللوح الساخن أفقيا لمدة 40 دقيقة عند 80 درجة مئوية.

3. الربط المتقاطع وتشغيل رقاقة الاستشعار DIDC المزججة GO

  1. قم بإجراء الربط المتقاطع بين N- (3-dimethylaminopropyl) -N′-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) و NHydroxysuccinimide (NHS) باستخدام شريحة GO ذات الأغشية الرقيقة.
    1. أضف 4 ميكرولتر (0.4 م و 0.1 م ، على التوالي) من EDC-NHS (انظر جدول المواد) إلى شريحة GO ذات الأغشية الرقيقة لتوليد الاقتران التساهمي لمجموعات الأمين والكربوكسيل عبر تكوين رابطة أميد26.

4. تحضير الأجسام المضادة والتثبيت على الرقاقة لاستشعار البروتين

  1. لربط شريحة GO-DIDC الوظيفية بالجسم المضاد ، قم بإذابة ABS المضادة ل SARS-CoV-2 المتوفرة تجاريا (المستنسخة بواسطة بروتين الأرانب mAb المضاد ل S1 ، انظر جدول المواد) باستخدام المخزن المؤقت للتخفيف (0.01 M PBS يحتوي على 0.1٪ BSA [زلاليم مصل البقري] و 0.86٪ كلوريد الصوديوم).
    1. إلى 1 ميكروغرام من الأجسام المضادة المنقاة ، أضف 1 مل من PBS المخفف. بعد ذلك ، قم بإسقاط 4 ميكرولتر من محلول الجسم المضاد على شريحة GO-DIDC المنشطة المتشابكة. اترك الشريحة في الغرفة المغلقة لمدة 2 ساعة لربط عضلات البطن على سطح الرقاقة الوظيفي في درجة حرارة الغرفة.
      ملاحظة: تتكون منطقة فاب من عضلات البطن عادة من مجموعات أمين تفاعلية وفيرة ومجموعات كربوكسيل بسبب طبيعتها القطبية26. لذلك ، يؤدي الشلل المحدد اللاحق إلى اتجاه تساهمي قوي "ذيل" خاص ب Ab.
  2. بمجرد الانتهاء من تثبيت الجسم المضاد على سطح المستشعر ، قم بإلقاء 4 ميكرولتر من ألبومين مصل الأبقار (BSA) على الشريحة لمنع المواقع غير المحددة لشريحة الاستشعار المناعي السعوي. ضع الشريحة أفقيا في الغرفة المغلقة لمدة 20 دقيقة في درجة حرارة الغرفة.
  3. اغسل شريحة الاستشعار بالسعة المناعية بماء DI ، ثم استمر في التجفيف في درجة حرارة الغرفة.
    ملاحظة: بعد التجفيف ، يكون المستشعر المناعي السعوي القائم على DIDC جاهزا لإجراء الكشف التسلسلي عن مستضد سبايك للفيروس.
  4. لمزيد من الاستشعار لبروتين سبايك الفيروس ، قم بإعداد تركيزات مختلفة من 1.0 مجم إلى 1.0 fg للحصول على حد واسع للكشف.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا ، يتم تقديم بروتوكول لاستشعار بروتين S1 لفيروس SARS-CoV-2 باستخدام شريحة استشعار سعوية مزدوجة بين الأرقام (DIDC) مزججة بأكسيد الجرافين. يوضح الشكل 1 تمثيلا تخطيطيا (تصنيع مع تخطيط الدائرة) لشريحة الاستشعار السعوية المزدوجة متعددة الأصابع (DIDC) المعدلة بأكسيد الجرافين شديدة الحساسية والقابلة لإعادة التدوير. يتم عرض عملية التصنيع التدريجية التفصيلية في الشكل 2. يمثل الشكل 3 توصيف وظائف السطح عبر الفحص المجهري للقوة الذري...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

لتشكيل مستشعر حيوي منتج قائم على رقاقة DIDC ، يعد توزيع الشحنة والموصلية وثابت العزل الكهربائي ل DIDC أمرا في غاية الأهمية. بشكل ملحوظ ، تتعلق التحسينات في حدود الكشف هذه بالمفاعلة السعوية ل DIDC18 ، 26 ، 27. في هذه الدراسة ، تم تصنيع جهاز استشعار مناعي بالسعة معاد للفيروس Abs ويعمل عن طريق اقتران EDC-NHS على ركيزة SiO2المستندة إلى أكسيد الجرافينDIDC 27. بالإضا...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم دعم هذا العمل إلى حد ما من قبل برنامج أبحاث العلوم الأساسية من خلال المؤسسة الوطنية للبحوث في كوريا (NRF) برعاية وزارة التعليم بموجب منحة 2018R1D1A1A09083353 ومنحة 2018R1A6A1A03025242 ، إلى حد ما من قبل جمعية مجموعة GCS المحدودة ، ومن قبل كلية الدراسات العليا بوزارة البيئة الكورية (MOE) استثمرت طاقة ضخمة في المشروع المتكامل لمنع التلوث ومكافحته ومنحة بحثية من جامعة Kwangwoon في عام 2022.

تود E.M. أن تعرب عن تقديرها للدعم المقدم من المعهد الوطني للتصوير الطبي الحيوي والهندسة الحيوية (5T32EB009035).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
الأميلويد وبيتا. 1-42 بروتينميرك (سيجما ألدريتش)107761-42-2
المضاد ل SARS-CoV-2 Spike (S1) الجسم المضاد IgG أحادي النسيلة   ؛SinoBiological40150-R007
EDC [N- (3-dimethylaminopropyl) -N & prime ؛ -ethylcarbodiimide hydrochloride]Thermo Fisher ScientificA35391
الكحول الإيثيلي (C2< / sub>H5< / sub>OH)سيجما ألدريتش
بيروكسيد الهيدروجين (H2< / sub>O2< / sub>)
شريط كابتونشريط بوليميد
NHS (NHydroxysuccinimide ، 98 +٪ ؛ C4H5NO3)Thermo Fisher ScientificA39269
PBS
مستضد البروستاتا الخاص سيجما ألدريتشP3338-25UG
SARS-CoV-2 سبايك S1 - بروتينه المؤتلفSinoBiological40591-V08H
طبقة واحدة من أكسيد الجرافينالجرافين سوبر ماركت
تدور المغطيعالية الدقة (نظام طلاء الدوران)ACE-200 & nbsp ؛
حامض الكبريتيك (H2SO4)

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Boldog, P. Risk assessment of novel coronavirus COVID-19 outbreaks outside China. Journal of Clinical Medicine. 9 (2), 571-583 (2020).
  2. Seo, G., et al. Rapid detection of COVID-19 causative virus (SARS-CoV-2) in human nasopharyngeal swab specimens using field-effect transistor-based biosensor. ACS Nano. 14 (4), 5135-5142 (2020).
  3. Panda, P. K. Structure-based drug designing and immunoinformatics approach for SARS-CoV-2. Science Advances. 6, 5135-5142 (2020).
  4. Li, R., et al. Substantial undocumented infection facilitates the rapid dissemination of novel coronavirus (SARS-CoV-2). Science Advances. 368, 489-493 (2020).
  5. Lu, R., et al. Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding. Lancet. 395 (10224), 565-574 (2020).
  6. Hui, D. S. The continuing 2019-nCoV epidemic threat of novel coronaviruses to global health - The latest 2019 novel coronavirus outbreak in Wuhan, China. Journal of Infectious Diseases. 91, 264-266 (2020).
  7. Chen, I. Y., et al. Upregulation of the chemokine (C-C motif) ligand 2 via a severe acute respiratory syndrome coronavirus spike-ACE2 signaling pathway. Journal of Virology. 84 (15), 7703-7712 (2010).
  8. Fung, T. S., Huang, M., Liu, D. X. Coronavirus-induced ER stress response and its involvement in regulation of coronavirus-host interactions. Virus Research. 194, 110-123 (2014).
  9. Park, S. E. Epidemiology, virology, and clinical features of severe acute respiratory syndrome -coronavirus-2 (SARS-CoV-2: Coronavirus Disease-19). Korean Journal of Pediatrics. 63 (4), 119-124 (2020).
  10. Fajnzylber, J., et al. SARS-CoV-2 viral load is associated with increased disease severity and mortality. Nature Communications. 11 (1), 5493(2020).
  11. Rao, K., et al. Review on newly identified coronavirus and its genomic organization. SSR Institute of International Journal of Life Sciences. 6 (2), 2509(2020).
  12. Mujawar, M. A., et al. Nano-enabled biosensing systems for intelligent healthcare: Towards COVID-19 management. Materials Today Chemistry. 17, 100306(2020).
  13. Manickam, P., et al. Artificial intelligence (AI) and internet of medical things (IoMT) assisted biomedical systems for intelligent healthcare. Biosensors. 12 (8), 562-591 (2022).
  14. Kaushik, A. K., et al. Electrochemical SARS-CoV-2 sensing at point-of-care and artificial intelligence for intelligent COVID-19 management. ACS Applied Bio Materials. 3 (11), 7306-7325 (2020).
  15. Lee, D., Lee, J. Testing on the move: South Korea's rapid response to the COVID-19 pandemic. Transportation Research Interdisciplinary Perspectives. 5, 100111(2020).
  16. Emery, S. L., et al. Real-time reverse transcription-polymerase chain reaction assay for SARS-associated coronavirus. Emerging Infectious Diseases. 10 (2), 311-316 (2004).
  17. Lu, X., et al. Real-time reverse transcription-PCR assay panel for Middle East respiratory syndrome coronavirus. Journal of Clinical Microbiology. 52 (1), 67-75 (2014).
  18. Mishra, S., et al. Tailored biofunctionalized biosensor for the label-free sensing of prostate-specific antigen. ACS Applied Bio Materials. 3 (11), 7821-7830 (2020).
  19. Wang, Y. L., et al. Detection of severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus nucleocapsid protein using AlGaN/GaN high electron mobility transistors. ECS Transactions. 50 (6), 239-243 (2013).
  20. Ravi, N., Cortade, D. L., Ng, E., Wang, S. X. Diagnostics for SARS-CoV-2 detection: A comprehensive review of the FDA-EUA COVID-19 testing landscape. Biosensors and Bioelectronics. 165, 112454(2020).
  21. Sethuraman, N., Jeremiah, S. S., Ryo, A. Interpreting diagnostic tests for SARS-CoV-2. JAMA. 323, 2249-2251 (2020).
  22. Timmer, W. C., Villalobos, J. M. Chemistry Education. 70 (4), 273-280 (1993).
  23. Whitesides, G. M. The origins and the future of microfluidics. Nature. 442 (5), 368-373 (2006).
  24. Drummond, T. G., Hill, M. G., Barton, J. K. Electrochemical DNA sensors. Nature Biotechnology. 21, 1192-1199 (2003).
  25. Singhal, C., Khanuja, M., Chaudhary, N., Pundir, C. S., Narang, J. Detection of chikungunya virus DNA using two-dimensional MoS2 nanosheets based disposable biosensor. Scientific Reports. 8, 7734(2018).
  26. Sharma, P. K., et al. Ultrasensitive and reusable graphene oxide-modified double-interdigitated capacitive (DIDC) sensing chip for detecting SARS-CoV-2. ACS Sensors. 6 (9), 3468-3476 (2021).
  27. Sharma, P. K., et al. Ultrasensitive probeless capacitive biosensor for amyloid beta (Ab) detection in human plasma using interdigitated electrodes. Biosensors and Bioelectronics. 212, 114365(2022).
  28. Wang, L., et al. A sensitive DNA capacitive biosensor using interdigitated electrodes. Biosensors and Bioelectronics. 87, 646-653 (2017).
  29. Brasil, P., et al. Zika virus infection in pregnant women in Rio de Janeiro. The New England Journal of Medicine. 375 (24), 2321-2334 (2016).
  30. Kong, J., et al. Molecular wires as chemical sensors. Science. 287 (5453), 622-625 (2000).
  31. Wang, J. Carbon-nanotube based electrochemical biosensors: A review. Electroanalysis. 17 (1), 7-14 (2005).
  32. Layqah, L. A., Eissa, S. An electrochemical immunosensor for the coronavirus associated with the Middle East respiratory syndrome using an array of gold nanoparticle-modified carbon electrodes. Microchimica Acta. 186 (4), 224-234 (2019).
  33. Vermisoglou, E., et al. Human virus detection with graphene-based materials. Biosensors and Bioelectronics. 166, 112436(2020).
  34. Mostafavi, E., Dubey, A. K., Teodori, L., Ramakrishna, S., Kaushik, A. SARS-CoV-2 Oomicron variant: A next phase of the COVID-19 pandemic and a call to arms for system sciences and precision medicine. MedComm. 3 (1), 119(2022).
  35. Ali, M. A., et al. Sensing of COVID-19 antibodies in seconds via aerosol jet printed three dimensional electrodes. Advanced Materials. 33 (7), 2006647(2020).
  36. Ganbold, E., Sharma, P. K., Kim, E. -S., Lee, D. -N., Kim, N. -Y. Capacitive humidity sensor with a rapid response time on a GO-doped P(VDF-TrFE)/LiCl composite for noncontact sensing applications. Chemosensors. 11 (2), 122(2023).
  37. Shivani, T., et al. Antibacterial and antiviral high-performance nanosystems to mitigate new SARS-CoV-2 variants of concern. Current Opinion in Biomedical Engineering. 21, 100363(2022).
  38. Kujawska, M., Mostafavi, E., Kaushik, A. SARS-CoV-2 getting into the brain; Neurological phenotype of COVID-19, and management by nano-biotechnology. Neural Regeneration Research. 18 (3), 519-520 (2022).
  39. Kang, P., Wang, M. C., Nam, S. Bioelectronics with two-dimensional materials. Microelectronic Engineering. 161, 18-35 (2016).
  40. Syama, S., Mohanan, P. V. Comprehensive application of graphene: Emphasis on biomedical concerns. Nano-Micro Letters. 11, 6(2019).
  41. Chaudhary, V., Kaushik, A., Furukawa, H., Khosla, A. Review-Towards 5th generation AI and IoT driven sustainable intelligent sensors based on 2D MXenes and borophene. ECS Sensors Plus. 1, 013601(2022).
  42. Sharma, P. K., et al. Perspectives on 2D-borophene flatland for smart bio-sensing. Materials Letters. 308, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B978012818154600010X 131089(2022).
  43. Sharma, P. K., et al. Nanotechnology and its application: A review. Nanotechnology in Cancer Management. Precise Diagnostics Toward Personalized Health Care. Khondakar, K. R., Kaushik, A. K. 1 (1), Elsevier Science. 1-33 (2021).
  44. Rawat, P., et al. Emergence of high-performing and ultra-fast 2D-graphene nano-biosensing system. Materials Letters. 308, 131241(2022).
  45. Ganbold, E., et al. Highly sensitive interdigitated capacitive humidity sensors based on sponge-like nanoporous PVDF/LiCl composite for real-time monitoring. ACS Applied Materials & Interfaces. 15 (3), 4559-4568 (2023).
  46. Feng, J., Guo, Z. Wettability of graphene: From influencing factors and reversible conversions to potential applications. Nanoscale Horizons. 4, 339-364 (2019).
  47. Flynn, S. P., et al. qua-Art: A demonstration of hydrophilic and hydrophobic surfaces fabricated by plasma enhanced chemical vapor deposition. Chemical Education. 94 (2), 221-225 (2017).
  48. Bhardwaj, S. K., Yadav, P., Ghosh, S., Basu, T., Mahapatro, A. K. Biosensing test-bed using electrochemically deposited reduced graphene oxide. ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (37), 24350-24360 (2016).
  49. Reddicherla, U., Seyed, M. G., Sonwal, S., Gokana, M. R., Yun, S. H. Portable electrochemical sensing methodologies for on-site detection of pesticide residues in fruits and vegetables. Coordination Chemistry Reviews. 453, 214305(2022).
  50. Reddicherla, U., et al. Colorimetric based on-site sensing strategies for the rapid detection of pesticides in agricultural foods: New horizons, perspectives, and challenges. Coordination Chemistry Reviews. 446, 214061(2021).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

EDC NHS
الفيديو قريباً

مقالات ذات صلة