Methodenartikel

Leistungsstarker Graphen-modifizierter Sensorchip für den SARS-CoV-2-Nachweis

DOI:

10.3791/64730

⸱

5. Mai 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)

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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

Das vorliegende Protokoll beschreibt die Herstellung kostengünstiger Biosensor-Prototypen auf Basis nützlicher Nanosysteme für den genauen Nachweis viraler Proteine (auf Fg-Ebene). Eine solche winzige Sensorplattform ermöglicht Point-of-Care-Anwendungen, die in das Internet der medizinischen Dinge (IoMT) integriert werden können, um telemedizinische Ziele zu erreichen.

Zusammenfassung

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

Dieses Sensor-Prototypmodell umfasst die Entwicklung eines wiederverwendbaren, zweifach mit Graphenoxid (GrO) glasierten, doppelt interdigitalisierten kapazitiven (DIDC) Detektionschips für die spezifische und schnelle Detektion des schweren akuten respiratorischen Syndroms Coronavirus 2 Virus (SARS-CoV-2). Das hergestellte DIDC besteht aus einem Ti/Pt-haltigen Glassubstrat, das mit Graphenoxid (GrO) glasiert ist, das weiter chemisch mit EDC-NHS modifiziert wird, um Antikörper (Abs) zu immobilisieren, die SARS-CoV-2 feindlich gesinnt sind, basierend auf dem Spike-Protein (S1) des Virus. Die Ergebnisse aufschlussreicher Untersuchungen zeigten, dass GrO eine ideale technische Oberfläche für die Ab-Immobilisierung darstellt und die Kapazität erhöht, um eine höhere Empfindlichkeit und niedrige Erfassungsgrenzen zu ermöglichen. Diese abstimmbaren Elemente trugen dazu bei, einen großen Erfassungsbereich (1,0 mg/ml bis 1,0 fg/ml), eine minimale Erfassungsgrenze von 1 fg/ml, eine hohe Reaktionsfähigkeit und gute Linearität von 18,56 nF/g sowie eine schnelle Reaktionszeit von 3 s zu erreichen. Außerdem ist die Wiederverwendbarkeit des GrO-DIDC-Biochips in dieser Studie im Hinblick auf die Entwicklung finanziell tragfähiger Point-of-Care (POC)-Testrahmen gut. Bezeichnenderweise ist der Biochip spezifisch gegen durch Blut übertragbare Antigene und bis zu 10 Tage bei 5 °C stabil. Aufgrund seiner Kompaktheit hat dieser verkleinerte Biosensor das Potenzial für die POC-Diagnostik von COVID-19-Infektionen. Dieses System kann auch andere schwere Viruserkrankungen erkennen, obwohl ein Zulassungsschritt unter Verwendung anderer Virusbeispiele in der Entwicklung ist.

Einleitung

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

Ende 2019 trat in der Stadt Wuhan, China, eine Viruspandemie auf, die durch ein neues Beta-Coronavirus1 (d. h. 2019-nCoV) verursacht wurde, das später als schweres akutes respiratorisches Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2)2 (im Folgenden überwiegend als das Virus bezeichnet wurde) und ein Lungencluster und schwere akute Atemnot umfasste3. Aufgrund der schnellen weltweiten Übertragung von Mensch zu Mensch, der hohen Infektionsrate, der hohen Sterblichkeitsrate und der schwerwiegenden lebensbedrohlichen Nebenwirkungen4 entwickelte sich die virologische Forschung5 während der Pandemie schnell weiter, um die genomische Organisation und Struktur des Virus zu identifizieren 5,6. Zu den Symptomen von COVID-19 7,8 gehören hohes Fieber, trockener Husten und generalisierte Schmerzen9. Wichtig ist, dass unterschiedliche Serotypen des Virus zu unterschiedlichen Krankheitsschweregraden führen10. Darüber hinaus können asymptomatische Träger das Virus potenziell verbreiten. Normalerweise zeigen COVID-19-Viruspartikel unter dem Mikroskop keulenartige Fortsätze, die von Spike-Proteinen gebildet werden11. Um die Ausbreitung dieses neuen Erregers einzudämmen, muss die Erkennung der Fälle daher rechtzeitig und effizient erfolgen. Daher ist der hochempfindliche, schnelle und selektive Nachweis des Virus in den frühen Stadien der Virusinfektion von entscheidender Bedeutung geworden 2,11. Soziale/physische Distanzierung ist erforderlich, um die Übertragung12 des Virus zu vermeiden. Gesundheitsbehörden legen den Schwerpunkt auf die Entwicklung intelligenter Diagnoseinstrumente und Nanosysteme13. Wie von den Gesundheitsbehörden vorgeschlagen, sind gezielte und Massentests 14,15 erforderlich und nach wie vor gefragt.

Prinzipiell sind fortlaufende biologische Diagnosemethoden wie die Reverse-Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR) das beste Mittel zur massenhaften Identifizierung von SARS-CoV-2, wie bei dem Middle East Respiratory Syndrome-related Coronavirus (MERS-CoV)16 und SARS-CoV-117. In diesem Zusammenhang hängt die derzeitige Standardidentifizierung einer SARS-CoV-2-Kontamination von der Verbesserung infektionsspezifischer Merkmale ab18,19. Darüber hinaus sollte die Variation der SARS-CoV-2-Infektion je nach Gebiet, Alter, Rasse und Geschlecht berücksichtigt werden. Mit dem ultimativen Ziel, Leben zu retten, ist es von entscheidender Bedeutung, schnelle Diagnoseinstrumente für den Einsatz am Point-of-Care (POC) zu entwickeln20,21.

In diesem Zusammenhang weisen reguläre Strategien wie Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH), Protein-Immunsorbent-Untersuchung (ELISA), mikrosphärenbasierte Methoden, elektrochemische Tests sowie MRT, PET und NIRFOI22 eine geringe Sensitivität gegenüber niedrigen Viruskonzentrationen, eine geringe Selektivität und eine geringe Wiederverwendungskapazität auf. Darüber hinaus haben solche Verfahren Nachteile, darunter kostspielige Biosensor-Diagnosesysteme, nicht wiederverwendbare Reagenzien und den Bedarf an hochqualifizierten Arbeitskräften23. Daher können diese aufschlussreichen Techniken nicht als schnelle, vernünftige, außergewöhnlich spezifische oder empfindliche POC-Methoden angesehen werden24,25. Bemerkenswert ist, dass es verschiedene Arten von DNA- und Immunizer-basierten Biosensoren gibt, die verbindungsbezogene, kapazitive und elektrische Techniken verwenden 18,26,27,28. Zum Beispiel wurden elektrische DNA-Biosensoren, die eine hohe Reaktionsfähigkeit aufweisen, einfach verkleinert werden können und abstimmbar sind29,30, für den Nachweis von Ebola31, Zika, MERS-CoV und SARS-CoV 32,33,34 hergestellt. In ähnlicher Weise wurde effektiv ein Field-Impact-Halbleiter-Biosensor (FET) zum Nachweis des Spike-Proteins des Virus unter Verwendung bestimmter Antikörper (monoklonal) hergestellt, die auf Graphen-glasierten Geräten immobilisiert sind35,36. Nichtsdestotrotz ist diese neue Strategie weniger empfindlich als die RT-PCR. Darüber hinaus wurde in jüngerer Zeit ein mit Nanopartikeln (GrO) bedecktes 3D-Terminal-basiertes Detektionsframework für das Virus entwickelt, das eine niedrige Identifikationsgrenze aufweist (2,8 × 10-15 M); In jedem Fall ist die vorgeschlagene komplexe Biosensorstruktur35 im Hinblick auf die Verwendung von POC getestet und mit anderen bestehenden Biosensorstrategien verglichen worden, die zum Nachweis des Virus verwendet werden 35,37,38.

In dieser Studie haben wir einen verkleinerten und wiederverwendbaren GrO-basierten DIDC-Biosensor zur Identifizierung des Virus-Spike-Proteins ohne die oben beschriebenen Einschränkungen für andere Biosensoren entwickelt und hergestellt. Dieser Biosensor ermöglicht die Detektion auf Femtogramm-Ebene (fg) innerhalb von 3 s18,27 der Reaktionszeit. Um diese Forschung durchzuführen, wurden GrO-Nanoflocken für eine bessere Reaktionsfähigkeit und Selektivität ausgewählt, was bedeutet, dass niedrige Konzentrationen des Virusantigenproteins aus oropharyngealen oder nasopharyngealen Abstrichen nachgewiesen werden können. GrO ist ein geeignetes, synthetisch zuverlässiges, konsistentes und leitfähiges Material, das vorteilhaft für Biosensorik-Anwendungen verwendet werden kann 2,39,40,41. Zusätzlich wurde ein monoklonaler IgG-Antikörper-Markierungs-freier Hybridisierungsansatz verwendet, der sich auf das Virus-Spike-S1-Protein konzentriert. Der hergestellte SARS-CoV-2-GrO-DIDC-Biosensor ist nach fortschrittlicher Behandlung und Reinigung mit Piranha-Lösung wiederverwendbar. Dieser ultraschnelle, empfindliche, selektive, markierungsfreie und wiederverwendbare Biosensor kann für die Biosensorik klinischer Proben und Anwendungen in der personalisierten Medizin eingesetzt werden 26,42,43,44.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Protokoll

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

1. Reinigung des DIDC-Sensorchips

  1. Zu Beginn des Versuchs wird die DIDC-Chipoberfläche26 mit Piranha-Lösung (H2SO4:H2O2im Verhältnis 3:1) gereinigt und 15 min lang bei 80 °C auf die Heizplatte gelegt. Spülen Sie anschließend die Sensoroberfläche Tropfen für Tropfen mit destilliertem Wasser ab, indem Sie eine Pipette verwenden, um die Reinigungsreagenzien vollständig zu entfernen. Um eine vollständige Entfernung des Reagenzes zu gewährleisten, spülen Sie die Oberfläche mit vier bis fünf Tropfen Ethylalkohol ab.
    HINWEIS: Der DIDC-Chip wurde nach einem zuvor veröffentlichten Berichthergestellt 26.
  2. Trocknen Sie dann die Sensoroberfläche bei Raumtemperatur, um die Reagenzien vollständig zu entfernen und eine hydrophile Sensoroberfläche zu erhalten. Dieser Chip kann für die weitere Herstellung der Graphenoxidschicht auf dem Chip verwendet werden (Schritt 2).
  3. Decken Sie die sauberen Sensorchip-Elektrodenpads mit Polyimidband ab.

2. Herstellung der dünnen Schicht aus Graphenoxid auf dem DIDC-Sensorchip

  1. Platzieren Sie den Chip in der horizontalen Position in der Mitte der Schleuderbeschichtungsmaschine und geben Sie 4 μl einer wässrigen Lösung aus handelsüblichem einschichtigem Graphenoxid (GO) (siehe Materialtabelle) auf die Chipoberfläche. Schließen Sie dann die Schleuderkammer und lassen Sie sie 2 Minuten lang bei 1.300 U/min laufen.
  2. Für das Glühen des gefertigten GO-Chips wird der Chip 40 min lang waagerecht bei 80 °C auf der Heizplatte gehalten.

3. Vernetzung und Funktionalisierung des GO-glazed DIDC Sensing Chips

  1. Führen Sie die Vernetzung von N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimidhydrochlorid (EDC) und NHydroxysuccinimid (NHS) mit dem Dünnschicht-GO-Chip durch.
    1. 4 μl (0,4 M bzw. 0,1 M) EDC-NHS (siehe Materialtabelle) werden dem Dünnschicht-GO-Chip zugegeben, um die kovalente Konjugation von Amin- und Carboxylgruppen durch Amidbindungsbildung26 zu erzeugen.

4. Antikörpervorbereitung und Immobilisierung auf dem Chip für die Proteinsensorik

  1. Um den funktionalisierten GO-DIDC-Chip an den Antikörper zu binden, lösen Sie kommerziell erhältliche Anti-SARS-CoV-2-Abs (reproduziert durch das Kaninchen-mAb-Anti-S1-Protein, siehe Materialtabelle) unter Verwendung des Verdünnungspuffers auf (0,01 M PBS mit 0,1 % BSA [Rinderserumalbumin] und 0,86 % NaCl).
    1. Zu 1 μg gereinigtem Antikörper 1 ml verdünntes PBS hinzufügen. Anschließend giessen Sie 4 μl der Antikörperlösung auf den vernetzten, aktivierten GO-DIDC-Chip. Lassen Sie den Chip für 2 h in der geschlossenen Kammer, um den Abs bei Raumtemperatur an die funktionalisierte Chipoberfläche zu binden.
      HINWEIS: Die Fab-Region des Abs besteht aufgrund ihrer polaren Natur in der Regel aus reichlich reaktiven Amin- und Carboxylgruppen26; Daher führt die anschließende spezifische Immobilisierung zu einer robusten kovalenten "Tail-on"-Ab-spezifischen Orientierung.
  2. Sobald die Antikörperimmobilisierung auf der Sensoroberfläche abgeschlossen ist, gießen Sie 4 μl Rinderserumalbumin (BSA) auf den Chip, um die unspezifischen Stellen des immunkapazitiven Sensorchips zu blockieren. Legen Sie den Chip für 20 min bei Raumtemperatur waagerecht in die geschlossene Kammer.
  3. Waschen Sie den immunkapazitiven Sensorchip mit DI-Wasser und trocknen Sie ihn dann bei Raumtemperatur weiter.
    HINWEIS: Nach dem Trocknen ist der DIDC-basierte kapazitive Immunsensor (SARS-CoV-2-Ab-EDC-NHS-GrO-Ti/Pt-SiO2-DIDCs) bereit, den seriellen Nachweis des Virus-Spike-Antigens durchzuführen.
  4. Für die weitere Erfassung des Virus-Spike-Proteins bereiten Sie verschiedene Konzentrationen von 1,0 mg bis 1,0 fg vor, um eine breite Nachweisgrenze zu erhalten.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Ergebnisse

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

In dieser Arbeit wird ein Protokoll zur Detektion des S1-Proteins des SARS-CoV-2-Virus unter Verwendung eines Graphenoxid-glasierten doppelt interdigitalisierten kapazitiven (DIDC) Sensorchips vorgestellt. Abbildung 1 zeigt eine schematische Darstellung (Herstellung mit dem Schaltungslayout) des extrem empfindlichen und recycelbaren Graphenoxid-modifizierten Double Interdigitated Capacitive (DIDC) Sensorchips. Der detaillierte schrittweise Herstellungsprozess ist in Abbi...

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Diskussion

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

Für die Herstellung eines produktiven DIDC-Chip-basierten Biosensors sind die Ladungsverteilung, die Leitfähigkeit und die Dielektrizitätskonstante des DIDC äußerst wichtig. Bezeichnenderweise beziehen sich die Verbesserungen dieser Detektionsgrenzen auf die kapazitive Reaktanz des DIDC 18,26,27. In dieser Studie wurde ein kapazitiver Immunsensor hergestellt, der dem Virus Abs feindlich gesinnt ...

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Offenlegungen

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

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Danksagungen

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

Diese Arbeit wurde bis zu einem gewissen Grad durch das Basic Science Research Program der National Research Foundation of Korea (NRF) unterstützt, das vom Bildungsministerium im Rahmen von Grant 2018R1D1A1A09083353 und Grant 2018R1A6A1A03025242 gesponsert wurde, etwas von der GCS Group Association Ltd. und von der Graduiertenschule des koreanischen Umweltministeriums (MOE) investierte enorme Energie in das Integrated Pollution Prevention and Control Project und ein Forschungsstipendium der Kwangwoon University im Jahr 2022.

E.M. bedankt sich für die Unterstützung durch das National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (5T32EB009035).

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Amyloid Β 1-42 ProteinMerck (Sigma-Aldrich)107761-42-2
anti-SARS-CoV-2 Spike (S1) monoklonaler IgG-Antikörper SinoBiological40150-R007
EDC [N-(3-dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimidhydrochlorid]Thermo Fisher ScientificA35391
Ethylalkohol (C2H5OH)Sigma-Aldrich
Wasserstoffperoxid (H2O2)
KaptonbandPolyimidband
NHS (NHydroxysuccinimid, 98+%; C4H5NO3)Thermo Fisher ScientificA39269
PBS
Prostataspezifisches AntigenSigma-AldrichP3338-25UG
SARS-CoV-2 Spike S1-His rekombinantes ProteinSinoBiological40591-V08H
Single layer Graphene OxideGraphene Supermarket
Spin CoaterHigh Precision Spin Coater (Spin Coating System)ACE-200 
Schwefelsäure (H2SO4)

Referenzen

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

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Nachdrucke und Genehmigungen

Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden

Genehmigung beantragen

Schlagwörter

Graphene Oxide ChipCapacitive BiosensorAntibody ImmobilizationPoint Of Care TestingDouble Interdigitated CapacitorEDC NHS ChemistrySpike Protein AntibodyViral Disease DetectionBiochip Reusability
Video demnächst verfügbar

Verwandte Artikel