基于磁性金属有机框架与石墨烯场效应晶体管的传感平台：超灵敏检测传染病的新利器

《Bioelectrochemistry》：Magnetic MOF-based sensing platform integrated with graphene field-effect transistors for ultrasensitive detection of infectious disease

为解决现有传染病病原体检测技术耗时久、成本高、预处理复杂等问题，研究人员开展了将磁性金属有机框架（Fe3O4@MIL-100）与石墨烯场效应晶体管（GFET）结合检测 SARS-CoV-2 病原体的研究，该平台检测限低至 8.60 ag/mL，有应用潜力。

　　在人类与传染病漫长的斗争历程中，传染病始终如同一颗高悬的达摩克利斯之剑，严重威胁着人类的健康。它们传播速度极快，一些高致病性的病原体更是杀伤力巨大。一旦传染病爆发，公共卫生系统往往不堪重负，民众也陷入恐慌。就像新冠疫情，给全球带来了难以估量的影响。

目前，传染病病原体的检测手段多种多样，像酶联免疫吸附测定（ELISA）、计算机断层扫描（CT）、免疫分析、逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）以及化学发光免疫分析等。然而，这些传统检测技术存在诸多弊端。它们耗时久，可能错过最佳防控时机；成本高昂，难以大规模推广；而且预处理步骤繁琐，在现场检测时困难重重，无法满足实际需求。

在这样的背景下，内蒙古民族大学等研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们将磁性金属有机框架（Fe₃O₄@MIL-100）与石墨烯场效应晶体管（GFET）相结合，构建了一个全新的传感平台，用于检测严重急性呼吸综合征冠状病毒 2（SARS-CoV-2）病原体。这项研究成果意义非凡，为传染病的早期检测和防控开辟了新的道路，相关论文发表在《Bioelectrochemistry》上。

研究人员在此次研究中用到的主要关键技术方法包括：通过扫描电子显微镜（SEM）成像和透射电子显微镜（TEM）映射对 Fe₃O₄、Fe₃O₄@MIL-100 和 Fe₃O₄@MIL-100/AntiE₂进行形态和结构表征；利用功能化的 Fe₃O₄@MIL-100 对样本中的 SARS-CoV-2 病原体进行预处理，通过磁场分离后，使用 GFET 进行分析检测。

下面来看具体的研究结果：

• Morphological and structural characterization of Fe₃O₄@MIL-100：通过 SEM 成像和 TEM 映射表征发现，合成的 Fe₃O₄纳米颗粒平均直径 300nm，分散均匀。包裹 MOF 后形成的 Fe₃O₄@MIL-100 微球呈现出明显的核壳结构，粒径显著增大。表面用 AntiE₂功能化后，Fe₃O₄@MIL-100 颗粒展现出相应变化（未详细说明具体变化，原文此处描述不完整）。
• 检测性能：Fe₃O₄@MIL-100 磁性 MOF 经 SARS-CoV-2 特异性抗体功能化后，能够在磷酸盐缓冲溶液中高度选择性地捕获病原体。经过磁性分离，利用 GFET 检测，该平台线性检测范围为 1 ag/mL 至 10 ng/mL，检测限低至 8.60 ag/mL。而且，该平台成功应用于人类血清样本检测。

研究结论表明，研究人员成功开发了结合磁性 MOF 材料和 GFET 的传感平台，用于捕获和灵敏检测 SARS-CoV-2。AntiE₂功能化的 MOF 材料展现出强大的病原体富集能力，显著提高了检测灵敏度。该平台整合了磁性 MOF 的快速预浓缩能力和 GFET 的高检测灵敏度，实现了传染病的高效、快速、现场检测。这一研究成果为传染病的早期诊断和防控提供了有力的技术支持，有望在未来传染病防控工作中发挥重要作用，帮助人们更及时、准确地发现传染病病原体，有效遏制传染病的传播，保障公众健康。同时，该研究也为其他传染病检测方法的开发提供了新思路，推动整个生命科学和健康医学领域在传染病检测方向的发展。