ΓΝΩΡΙΖΟΥΜΕ ΟΤΙ ΟΙ "ΙΟΙ" ΔΕΝ ΥΠΑΡΧΟΥΝ - ΑΥΤΟ ΕΙΝΑΙ ΓΕΓΟΝΟΣ!!!!

Apollodoros

Aug 03, 2024

Μετάφραση: Απολλόδωρος

8 Οκτωβρίου 2022 | Mary-Ann | Διαβάστε το εδώ

Μπορείτε να κάνετε εφάπαξ ή επαναλαμβανόμενες δωρεές μέσω του Ko-Fi:

Κεράστε έναν καφέ στο Ko-fi

1.

Ισπανική μελέτη διαπιστώνει ότι το εμβόλιο της Pfizer περιέχει υψηλά επίπεδα ΤΟΞΙΚΟΥ οξειδίου του γραφενίου https://dreddymd.com/2021/07/14/spanish-study-finds-pfizer-vaccine-contains-high-levels-of-toxic-graphene-oxide/

....και η ανθρωπότητα προτιμά να πιστεύει τα ψεύτικα ΜΜΕ και τους ψεύτες πολιτικούς και τους συνεργάτες τους που συνεχώς αυτοαναιρούνται.... τι υψηλό ποσοστό εγκληματικότητας και παγκόσμια ντροπή!!! Και όλα αυτά για ένα τεράστιο μεγάλο ψέμα και απάτη από την αρχή!!!

Ενέσεις γραφενίου , οι δολοφονικές ενέσεις COVID: Ας αφήσουμε τα στοιχεία να μιλήσουν μόνα τους

https://www.globalresearch.ca/graphene-covid-kill-shots-let-evidence-speak-itself/5763418?fbclid=IwAR3GNW6bdgowA2j0TrGi3Xv0Di_7bvzF77g3IhpZ9CMyUDgyVq5VKVLVuws -

https://jdfor2024.com/wp-content/uploads/2021/07/AppendixGrapheneOxide.pdf -

https://particleandfibretoxicology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12989-016-0168-y

2.

Όπως μπορείτε να δείτε εδώ, προσπαθούν να πουλήσουν στους ανθρώπους τις συσσωρεύσεις οξειδίου του γραφενίου ως λεγόμενες "ακίδες":

https://kanekoa.substack.com/p/pfizer-mrna-spike-protein-found-in?utm_source=post-email-title&publication_id=509018&post_id=76142403&isFreemail=true&utm_medium=email -

https://www.mdpi.com/2076-393X/10/10/1651 - κατεβάστε τη μελέτη

3.

Λοιπόν, πώς μπορείτε όλοι να δείτε και να συγκρίνετε —> εδώ⬇️

αυτά δεν είναι οι λεγόμενες “ακίδες”, αλλά το Οξείδιο του Γραφενίου!!! - In vivo τοξικολογική αξιολόγηση νανοπλακετών οξειδίου του γραφενίου για κλινική εφαρμογή

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6110298/

Σε περίπτωση που κάποιος θέλει να σας κάνει να πιστέψετε ότι αυτά τα μαύρα πράγματα είναι οι λεγόμενες " ακίδες " - ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ!!!! Το οξείδιο του γραφενίου μπορεί να συγκεντρωθεί σε ΟΛΑ τα κύτταρα και να προκαλέσει υψηλή φλεγμονή και εν συνεχεία να τα σκοτώσει - πρέπει επιτέλους να αρχίσετε να σκέφτεστε πάλι μόνοι σας!!!!

Και για άλλη μια φορά - το ΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΓΡΑΦΕΝΙΟΥ είναι πολύ ΤΟΞΙΚΟ:

https://particleandfibretoxicology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12989-016-0168-y

Η ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ είναι, ότι συνεχίζουν να λένε ψέματα και να εξαπατούν όλους τους ανθρώπους παγκοσμίως !!!

4.

Διαβάστε προσεκτικά αυτό το πολύ σημαντικό άρθρο του Dr. Robert Young: "Όλη η ανθρωπότητα σε κίνδυνο - Μεταμόσχευση του γραφενίου & παράσιτα που ενεργοποιούνται από 3, 4 & 5G παλμικά ΗΜΠ!"

https://www.drrobertyoung.com/post/humanity-at-risk-transfection-of-graphene-parasites-activated-by-3-4-5g-pulsating-emf

__________________________________________________________________________

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7577689/pdf/main.pdf

https://web.archive.org/web/20231204233821/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7577689/pdf/main.pdf

1. Εισαγωγή

Η πρόσφατη έξαρση της νόσου των κορονοϊών-19 (COVID-19) είναι καταστροφική για τα παγκόσμια συστήματα υγείας [1,2]. Ο COVID-19 είναι μια θανατηφόρος νόσος που προκαλείται από έναν νεογέννητο κορονοϊό του σοβαρού οξέος αναπνευστικού συνδρόμου 2 (SARS-CoV-2) [1,2]. Λόγω της σοβαρότητάς της και της εμβέλειάς της στα περισσότερα έθνη του κόσμου, ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (ΠΟΥ) την έχει κηρύξει πανδημία [1,2]. Από τις 11 Ιουνίου 2020, υπάρχουν περισσότερα από 7,597 εκατομμύρια επιβεβαιωμένα κρούσματα με περίπου 3,841 εκατομμύρια ανάρρωση και περίπου 0,423 εκατομμύρια θανάτους για το COVID-19 που επηρεάζει 215 χώρες [3]. Μέχρι σήμερα, δεν υπάρχει διαθέσιμο φάρμακο ή εμβόλιο για τη θεραπεία του COVID-19, αν και η έρευνα, η ανάπτυξη και οι κλινικές δοκιμές τόσο για τα φάρμακα όσο και για τα εμβόλια βρίσκονται σε εξέλιξη με απίστευτο ρυθμό.

Τα τελευταία χρόνια, το γραφένιο και τα υλικά που σχετίζονται με το γραφένιο (GRMs) έχουν προσελκύσει την τεράστια προσοχή των ερευνητών λόγω του ευρέος φάσματος των ιδιοτήτων τους, όπως η μεγάλη επιφάνεια, η υψηλή ηλεκτρική κινητικότητα και αγωγιμότητα, οι εξαιρετικές μηχανικές, ηλεκτροχημικές και πιεζοηλεκτρικές ιδιότητες και η αποτελεσματικότητα έναντι μικροβίων και ιών [[4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14]]. Πρόσφατα εμφανίστηκαν στη βιβλιογραφία μερικές καλές ανασκοπήσεις που αποκαλύπτουν τις απόψεις και τις προβλέψεις των συγγραφέων σχετικά με την πιθανή συμβολή των υλικών με βάση το γραφένιο στην παγκόσμια καταπολέμηση του COVID-19 [[15], [16], [17]]. Για παράδειγμα, οι Palmeri και Papi [15] έδωσαν έμφαση στους διάφορους τρόπους αλληλεπίδρασης μεταξύ των υλικών γραφενίου και των διαφόρων ιών που μπορούν να βοηθήσουν στην παρεμπόδιση ή την καταστροφή των ιών. Οι συγγραφείς ενημέρωσαν επίσης για τον πιθανό ρόλο των υφασμάτων και των φίλτρων γραφενίου στον έλεγχο της επιδημιολογικής εξάπλωσης του COVID-19 και για τις επιπτώσεις των υλικών γραφενίου στην ανάπτυξη περιβαλλοντικών αισθητήρων. Οι Udugama et al. [16] επικεντρώθηκαν στη συζήτηση των αναδυόμενων τεχνολογιών διάγνωσης για την ανίχνευση του COVID-19. Αυτές οι τεχνολογίες περιλαμβάνουν την ενίσχυση με ανασυνδυασμένη πολυμεράση αντίστροφης μεταγραφής (RT-RPA), τη μέθοδο ισοθερμικής ενίσχυσης με τη βοήθεια βρόχου (LAMP), την ενίσχυση με βάση την αλληλουχία νουκλεϊκών οξέων (NASBA), την ενίσχυση με κυλιόμενο κύκλο, την ενζυμικά συνδεδεμένη ανοσοπροσροφητική ανάλυση (ELISA), τον μαγνητικό βιοαισθητήρα, τη μαγνητική ELISA και την ανοσολογική ανάλυση με τη βοήθεια DNA, οι οποίες χρησιμοποιούν κυρίως βιοδείκτες νουκλεϊκών οξέων και πρωτεϊνών για τη διάγνωση ιών και βακτηρίων [16]. Οι Cordaro κ.ά. [17] συγκέντρωσαν τη βιβλιογραφία σχετικά με τη συμβολή υλικών και στρατηγικών με βάση το γραφένιο στην υγρή βιοψία και τη διάγνωση ιογενών ασθενειών και συζήτησαν τις δυνατότητες του γραφενίου στη διάγνωση COVID-19. Σε γενικές γραμμές, οι περισσότερες από τις πρόσφατες εκθέσεις έκαναν σύντομη ανασκόπηση της βιβλιογραφίας σχετικά με τις επιπτώσεις των υλικών που σχετίζονται με το γραφένιο στη διάγνωση ιών και το ρόλο τους στο σχεδιασμό εξοπλισμού ατομικής προστασίας με ειδική αναφορά στο COVID-19. Στην παρούσα ανασκόπηση, συζητήσαμε λεπτομερώς τις διάφορες λειτουργικές ιδιότητες του γραφενίου και των συναφών υλικών και τον πιθανό ρόλο τους στην παγκόσμια καταπολέμηση των ιογενών ασθενειών, συμπεριλαμβανομένου του COVID-19, με τον σχεδιασμό εξαιρετικά ευαίσθητων ηλεκτροχημικών, πιεζοηλεκτρικών, βιοαισθητήρων με βάση το τρανζίστορ επίδρασης πεδίου και διαγνωστικών συστημάτων με βάση τον επιφανειακό συντονισμό πλασμονίου. Το άρθρο καλύπτει περαιτέρω τη σημασία του οξειδίου του γραφενίου και των συναφών υλικών στον έλεγχο της εξάπλωσης και μετάδοσης του ιού, συμπεριλαμβανομένου του COVID-19, λόγω του δυνητικού τους ρόλου (i) στην ανάπτυξη αντι-ιικών επιφανειών/επικαλύψεων, (ii) στο σχεδιασμό νανοαφρών για μάσκες προσώπου και άλλα ΜΑΠ και (iii) στην κατασκευή τρισδιάστατα εκτυπωμένων ιατρικών εξαρτημάτων. Στο Σχήμα 1 απεικονίζονται διάφορες πιθανές εφαρμογές του γραφενίου και των GRMs για την καταπολέμηση διαφόρων προβλημάτων που σχετίζονται με ιικές λοιμώξεις, συμπεριλαμβανομένης της εξάπλωσης του COVID-19.

Σχ. 1

Το γραφένιο και τα GRMs θα μπορούσαν να διερευνηθούν για την ανάπτυξη πολλών εξαρτημάτων και συσκευών που απαιτούνται ουσιαστικά για την καταπολέμηση μολυσματικών ασθενειών, συμπεριλαμβανομένου του COVID-19.

Η ικανότητά τους να αποσταθεροποιούν και να σκοτώνουν μικρόβια και ιούς θα μπορούσε να οδηγήσει στην εφαρμογή του γραφενίου και των GRMs, ιδίως των διακοσμημένων με μεταλλικά ιόντα GRMs, στην ανάπτυξη αντιικών και αντιμικροβιακών υλικών και επιφανειών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε νοσοκομειακές εγκαταστάσεις, σε επιφάνειες υψηλής επαφής και σε διάφορα καταναλωτικά προϊόντα. Οι εξαιρετικές ηλεκτρικές, ηλεκτροχημικές, πιεζοηλεκτρικές ιδιότητες μπορούν να επιτρέψουν τις εφαρμογές τους στην ανάπτυξη ηλεκτροχημικών βιοαισθητήρων, βιοαισθητήρων με βάση το τρανζίστορ επίδρασης πεδίου (FET) και πιεζοηλεκτρικών βιοαισθητήρων για γρήγορη, οικονομικά αποδοτική, ευαίσθητη και πρώιμη διάγνωση ιών. Τα υλικά με βάση το γραφένιο και το GRM θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως υπόστρωμα επιφανειακού πλασμονικού συντονισμού (SPR) για το σχεδιασμό εξαιρετικά ευαίσθητων συσκευών διάγνωσης ιών, οι νανοαφροί τους θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στην ανάπτυξη εξαιρετικά αποτελεσματικών μασκών προσώπου με ελεγχόμενο πορώδες σε νανοκλίμακα και η τρισδιάστατη εκτύπωση αυτών των υλικών μπορεί να οδηγήσει στο σχεδιασμό και την ανάπτυξη μιας ποικιλίας ΜΑΠ και άλλων εξαρτημάτων υγειονομικής περίθαλψης. Συζητήσαμε λεπτομερώς την πιθανή ανάπτυξη τεχνολογίας με βάση το γραφένιο και τα GRMs για την καταπολέμηση του COVID-19 και άλλων φουτουριστικών καταστροφών της υγείας.

Πηγαίνετε στο:

2. Γραφένιο και υλικά που σχετίζονται με το γραφένιο

Το γραφένιο είναι ένα ατομικά λεπτό στρώμα (μονό στρώμα) από άτομα άνθρακα συνδεδεμένα με sp2, διατεταγμένα σε εξαγωνική διάταξη (Σχήμα 2 α). Το γραφένιο ενός στρώματος (SLG) εμφανίζει εξαιρετικές ιδιότητες. Στο SLG, οι ζώνες π και π∗ εφάπτονται στο σημείο Dirac που το καθιστά υλικό με χάσμα μηδενικής ζώνης, και στο σημείο Dirac, τα ηλεκτρόνια του SLG συμπεριφέρονται σαν άμαζα φερμιόνια (Σχ. 2β) [[4], [5], [6], [7]]. Το SLG εμφανίζει υψηλή κινητικότητα φορέων που μπορεί να φθάσει σε περίπου 105-106 cm2V-1s-1, δύο έως τρεις τάξεις μεγέθους υψηλότερη από το πυρίτιο- υψηλή μηχανική αντοχή περίπου 130 GPa (130 GPa = 13256310768,713 kg/m2), αρκετές φορές υψηλότερη από τον χάλυβα- ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα υψηλότερη από τον χαλκό και το διαμάντι, αντίστοιχα- υψηλή μετάδοση περίπου 97,7%- εξαιρετική λιπαντικότητα- αντιμικροβιακές ιδιότητες ευρέος φάσματος, κ.λπ. [[4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14]]. Το γραφένιο και τα GRM μπορούν να παραχθούν με διάφορες προσεγγίσεις από πάνω προς τα κάτω και από κάτω προς τα πάνω [[4], [5], [6], [7]]. Η ξηρή και η υγρή απολέπιση είναι από τις συνήθεις μεθόδους για τη σύνθεση γραφενίου. Οι Geim και Novoselov χρησιμοποίησαν τη μέθοδο της μηχανικής απολέπισης για την αποκόλληση του γραφίτη μέσω της ταινίας scotch για την παραγωγή γραφενίου [4]. Η θερμική χημική εναπόθεση ατμών (CVD) είναι μία από τις καλύτερες μεθόδους για τη σύνθεση γραφενίου υψηλής ποιότητας με ελάχιστες ατέλειες [5] που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στην ανάπτυξη τρανζίστορ πεδίου-επιδράσεως (FET) γραφενίου, ηλεκτροχημικών και πιεζοηλεκτρικών βιοαισθητήρων. Η διαδικασία CVD για την παραγωγή γραφενίου απαιτεί τη θερμική διάσπαση πρόδρομου αερίου που περιέχει άνθρακα, κυρίως μεθάνιο, σε υψηλή θερμοκρασία περίπου 1000 °C σε ένα συγκεκριμένο υπόστρωμα, δηλαδή χαλκό [18]. Άλλα υλικά όπως Ni [19], Pt [20], Fe [21] και τα κράματά τους [22] έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί ως υποστρώματα για την εναπόθεση του στρώματος γραφενίου. Απαιτείται επίσης προπαρασκευή του υποστρώματος πριν από την εναπόθεση γραφενίου υψηλής ποιότητας σε χαλκό [22]. Αφού γίνει η σύνθεση του γραφενίου σε ένα συγκεκριμένο υπόστρωμα, χρησιμοποιούνται οι μέθοδοι μεταφοράς για την τοποθέτηση του γραφενίου στις επιθυμητές επιφάνειες. Συνήθως, η μεταφορά του γραφενίου από το φύλλο Cu στο επιθυμητό υπόστρωμα απαιτεί τα ακόλουθα βήματα: (i) επικάλυψη πολυ(μεθακρυλικού μεθυλίου) (PMMA) σε γραφένιο πάνω σε χαλκό, όπου το PMMA λειτουργεί ως στρώμα στήριξης για το γραφένιο, (ii) χάραξη του χαλκού σε διάλυμα FeCl3, (iii) ξέπλυμα του φιλμ PMMA/γραφένιο με υπερκαθαρό νερό, (iv) ανύψωση του φιλμ PMMA/γραφένιο σε ένα επιθυμητό υπόστρωμα, (v) αφαίρεση του PMMA, και καθαρισμός και ψήσιμο του γραφενίου για να ληφθεί καλής ποιότητας μεταφερόμενο γραφένιο [23]. Ομοίως, τα GRM, όπως το διστρωματικό γραφένιο (BLG) και το πολυστρωματικό γραφένιο (Σχ. 2γ), μπορούν να ληφθούν με επαναλαμβανόμενη μεταφορά του SLG το ένα πάνω στο άλλο. Σε αντίθεση με το SLG, το BLG έχει μεγαλύτερη δυνατότητα ρύθμισης του χάσματος ζώνης του και ως εκ τούτου στο πρόσφατο παρελθόν το υλικό αυτό έχει προσελκύσει σημαντικό ενδιαφέρον για οπτοηλεκτρονικές εφαρμογές ειδικότερα. Η μηχανική τροποποίηση του χάσματος ζώνης και άλλων ιδιοτήτων των BLG και MLG μπορεί να πραγματοποιηθεί με την εφαρμογή ηλεκτρικού πεδίου και χημικής πρόσμιξης [[4], [5], [6], [7]]. Η προσέγγιση από πάνω προς τα κάτω είναι η απλή, κλιμακούμενη και γρήγορη μέθοδος για τη σύνθεση GRMs όπως το οξείδιο του γραφενίου (Σχ. 2δ), το οποίο είναι ένα φύλλο οξειδίου του γραφενίου. Για τη σύνθεση του GO χρησιμοποιούνται οι μέθοδοι Hummer, Brodie και Staudenmaier ή τροποποιημένες εκδοχές αυτών των μεθόδων [24]. Ο γραφίτης είναι το αρχικό υλικό που οξειδώνεται σε όξινο περιβάλλον και στη συνέχεια χρησιμοποιούνται βήματα υπερήχων και καθαρισμού για τη μείωση του αριθμού των στρωμάτων του οξειδίου του γραφίτη σε GO λίγων στρωμάτων, ακόμη και σε GO ενός στρώματος. Επιπλέον, το GO διαθέτει χάσμα ζώνης λόγω της παρουσίας λειτουργικών ομάδων, αλλά παρουσιάζει κατώτερες ηλεκτρικές και θερμικές ιδιότητες από το γραφένιο [[4], [5], [6], [7]]. Είναι απαραίτητο για πολλές εφαρμογές, ιδίως για την ηλεκτρονική και τη βιοηλεκτρονική, όπως οι βιοαισθητήρες, να ενισχυθεί η αγωγιμότητα του GO για την ανάπτυξη εξαιρετικά ευαίσθητων, επιλεκτικών και γρήγορων αισθητήρων. Έτσι, η χημική αναγωγή του GO πραγματοποιείται συνήθως με τη χρήση υδραζίνης και το προκύπτον μειωμένο οξείδιο του γραφενίου (rGO) επιδεικνύει σημαντικά βελτιωμένες ηλεκτρικές ιδιότητες σε σχέση με το GO [[4], [5], [6], [7]]. Αυτό αποδίδεται στη μειωμένη ποσότητα ομάδων που περιέχουν οξυγόνο στο rGO σε σχέση με το GO, αλλά οι ηλεκτρικές ιδιότητες του rGO παραμένουν ελαφρώς κατώτερες από το παρθένο γραφένιο [[4], [5], [6], [7]]. Μια λεπτομερής περιγραφή της σύνθεσης και των ιδιοτήτων του γραφενίου και των GRMs μπορεί να βρεθεί στο Ref. [5,7,24,25].

Σχ. 2

Σχηματική απεικόνιση του γραφενίου και των GRMs. (α) Γραφένιο ενός στρώματος, (β) διάγραμμα ενέργειας-ορμής για ένα από τα διακριτά σημεία της ζώνης Brillouin του γραφενίου που δείχνει τις ζώνες αγωγιμότητας και σθένους να εφάπτονται στο σημείο Dirac, (γ) πολυστρωματικό γραφένιο και (δ) οξείδιο του γραφενίου.

Πηγαίνετε στο:

3. Επιφάνειες και επικαλύψεις με βάση το γραφένιο κατά των ιών

Αποκαλύπτεται τον Δεκέμβριο του 2019, ένας νέος θανατηφόρος ιός SAR-CoV-2 αρχίζει να κυκλοφορεί μεταξύ των ανθρώπων [26]. Η μετάδοση μέσω αναπνευστικών σταγονιδίων μεγέθους υπομικρών είναι η κοινή οδός για τη διάδοση του COVID-19 [27]. Επιπλέον, ένα άτομο μπορεί επίσης να κολλήσει αυτόν τον ιό ερχόμενο σε επαφή με τα μολυσμένα αντικείμενα ή επιφάνειες και στη συνέχεια να αγγίξει το στόμα, τη μύτη ή τα μάτια του. Μια πρόσφατη μελέτη ανέφερε τη μεταβλητή σταθερότητα του ιού SAR-CoV-2 σε διάφορες επιφάνειες [28]. Ο ιός SARS-CoV-2 βρέθηκε να έχει μεγαλύτερο χρόνο επιβίωσης σε επιφάνειες από πλαστικό (72 ώρες) και ανοξείδωτο χάλυβα (48 ώρες) σε σύγκριση με το χαλκό (4 ώρες) και το χαρτόνι (24 ώρες). Επιπλέον, επιβεβαιώνεται ότι ο ιός είναι πιο σταθερός σε λείες επιφάνειες σε σύγκριση με τραχιές επιφάνειες, όπως χαρτιά εκτύπωσης/χαρτιά ιστών (3 h), ξύλο (2 h) και υφάσματα (2 h). Δυστυχώς, αναφέρεται ότι το ανιχνεύσιμο επίπεδο του ιού είναι διαθέσιμο στο εξωτερικό στρώμα των χειρουργικών μασκών ακόμη και την 7η ημέρα [29]. Έτσι, οι μολυσμένες επιφάνειες υψηλής επαφής που προσφέρουν υψηλή σταθερότητα του ιού μπορούν να ενισχύσουν τις πιθανότητες εξάπλωσης του COVID-19. Στην παρούσα κατάσταση πανδημίας, όπου τα κρούσματα COVID-19 αυξάνονται εκθετικά κάθε μέρα σε παγκόσμιο επίπεδο, η ανάπτυξη αποτελεσματικών προστατευτικών επιφανειών/επικαλύψεων κατά του SARS-CoV-2 μπορεί να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στον έλεγχο της εξάπλωσης του ιού μέσω εξαρτημάτων, προϊόντων και συστημάτων υψηλής επαφής.

Τα υλικά με βάση το γραφένιο έχουν διερευνηθεί εκτενώς για τις αντιμικροβιακές δυνατότητές τους [14,30]. Οι αναφερόμενες μελέτες παρείχαν στοιχεία σχετικά με την ανασταλτική δράση ευρέος φάσματος του οξειδίου του γραφενίου και των παραγώγων του έναντι βακτηρίων [31] και μυκήτων [32]. Το 2014, οι Sametband et al. [33] ανέφεραν τις αντι-ιικές ιδιότητες του GO και του μερικώς ανηγμένου σουλφονικού GO έναντι του ιού του απλού έρπητα τύπου 1 (HSV-1) μέσω ανταγωνιστικού μηχανισμού αναστολής. Παρόμοια με τον υποδοχέα της κυτταρικής επιφάνειας, τη θειική ηπαράνη, το GO και το rGO-SO3 περιέχουν πολλαπλές αρνητικά φορτισμένες ομάδες και, επομένως, και τα δύο τμήματα ανταγωνίζονται μεταξύ τους στη σύνδεση με τον HSV-1. Ο αποκλεισμός των θέσεων πρόσδεσης του ιού με το νανοϋλικό ήταν ο κύριος ανασταλτικός παράγοντας για την προστασία των κυττάρων Vero από τη μόλυνση. Οι Ye κ.ά. [34] συνέκριναν την αντιιική δραστικότητα του GO, του rGO, του σύνθετου υλικού GO-πολυβινυλοπυρρολιδόνης (PVP), του σύνθετου υλικού GO-πολυ(διαλυλοδιμεθυλοαμμωνιοχλωρίδιο) (PDDA) με τις πρόδρομες ουσίες γραφίτη (Gt) και οξείδιο του γραφίτη (GtO). Η μελέτη αποκάλυψε αντιιική δράση ευρέος φάσματος του GO έναντι του ιού της ψευδοπανώλης (PRV, ένας ιός DNA) και του ιού της επιδημικής διάρροιας των χοίρων (PEDV, ένας ιός RNA). Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν επίσης ότι οι αντι-ιικές ιδιότητες του GO αποδίδονται στην αρνητικά φορτισμένη, αιχμηρή δομή του. Το GO συζευγμένο με πολυβινυλοπυρρολιδόνη (PVP, μη ιοντικό πολυμερές) έδειξε ισχυρή αντιιική δράση- ωστόσο, το δεσμευμένο με PDDA (κατιοντικό πολυμερές) GO δεν αποκάλυψε καμία αναστολή του ιού, γεγονός που υποδηλώνει ότι το αρνητικό φορτίο αποτελεί προϋπόθεση για τις αντιικές ιδιότητες. Οι Song κ.ά. [35] ανέφεραν τη μέθοδο χωρίς ετικέτες με βάση το GO για την ανίχνευση και απολύμανση περιβαλλοντικών ιών όπως ο εντεροϊός 71 (EV71) και ο ενδημικός γαστρεντερικός ιός της γρίπης των πτηνών Α (H9N2) που έχουν μεγάλη περιβαλλοντική σταθερότητα και χαμηλή ευαισθησία για οργανικά απολυμαντικά και σαπούνια. Η έκθεση υποδηλώνει ότι οι φυσικοχημικές αλληλεπιδράσεις (δεσμοί υδρογόνου, ηλεκτροστατικές, οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις) μεταξύ GO και ιών, υπό τη θερμική αναγωγή του GO, διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στη σύλληψη και καταστροφή των ιών. Οι ιοκτόνες ιδιότητες του GO διαπιστώθηκε ότι ενισχύονται σε συνθήκες αυξημένης θερμοκρασίας (56 °C). Σε μια άλλη έκθεση, τα φύλλα GO αναφέρονται ότι παρουσιάζουν σημαντικές δυνατότητες αντι-ιικής αναστολής έναντι του περιβαλλόμενου κοροναϊού της γάτας (FCoV), και η ενσωμάτωση σωματιδίων αργύρου στη δομή του GO διευρύνει το αντι-ιικό δυναμικό του και έναντι του μη περιβαλλόμενου ιού της λοιμώδους θυλακικής νόσου (IBDV) [36]. Οι Yang κ.ά. [37] παρασκεύασαν πολυλειτουργικό σύνθετο σουλφονικού γραφενίου (GSCC) φορτωμένο με κουρκουμίνη β-CD και διερεύνησαν το αντιιικό δυναμικό του έναντι του αναπνευστικού συγκυτιακού ιού αρνητικής αίσθησης (RSV), ο οποίος όπως και ο SARS-CoV-2 μολύνει τόσο την κατώτερη όσο και την ανώτερη αναπνευστική οδό με εύκολους στόχους τα παιδιά και τους ηλικιωμένους. Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν ότι το GSCC θα μπορούσε να εμποδίσει τον RSV να μολύνει τα κύτταρα του ξενιστή αδρανοποιώντας άμεσα τον ιό και απαγορεύοντας την προσκόλληση του ιού και να έχει προφυλακτικά και θεραπευτικά αποτελέσματα έναντι του ιού. Σε μια πρόσφατη μελέτη, οι συγγραφείς επιχείρησαν να διερευνήσουν την αντιιική επίδραση του σύνθετου νανοσωματιδίου GO-Αργύρου στον πολλαπλασιασμό του ιού του αναπαραγωγικού και αναπνευστικού συνδρόμου των χοίρων (PRRSV) [38]. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η έκθεση του ιού με σύνθετα GO-AgNPs εμποδίζει τον ιό να εισέλθει στο κύτταρο ξενιστή με αποτελεσματικότητα 59,2% και προωθεί επίσης την παραγωγή γονιδίων διέγερσης της IFN (ISGs) και ιντερφερόνης-α (IFN-α) που αναστέλλουν τον πολλαπλασιασμό του ιού. Στον πίνακα 1 παρουσιάζεται η εφαρμογή διαφόρων παραγώγων οξειδίου του γραφενίου για αντιικές ιδιότητες με τους μηχανισμούς δράσης τους.

Πίνακας 1

Αντιϊκές ιδιότητες του GO και των παραγώγων του έναντι διαφόρων τύπων ιικών στελεχών.

Παράγωγο γραφενίουΣτόχος ιόςΤρόπος/Μηχανισμός αναστολήςΣημαντικά ευρήματαΑναφορέςGO και rGO-SO3HSV-1 (ιός DNA, μολύνει το 70-90% του ανθρώπινου πληθυσμού, στοχεύει κυρίως επιθηλιακά κύτταρα και νευρώνες του PNS, οδηγεί σε στοματικές αλλοιώσεις, οφθαλμικές παθήσεις και εγκεφαλίτιδα σε σπάνιες περιπτώσεις)Μηχανισμός ανταγωνιστικής αναστολήςΚαι τα δύο παράγωγα γραφενίου αναστέλλουν τον ιό σε χαμηλές συγκεντρώσεις (ng/mL), γεγονός που οδηγεί σε μείωση του σχηματισμού πλάκας. Πειράματα κυτταροτοξικότητας έδειξαν τη μη τοξική φύση των νανοϋλικών γραφενίου.33]GO, rGO, Gt, GtO, GO-PVP, GO-PDDAPRV (ιός DNA, μολύνει τα περισσότερα θηλαστικά, προκαλεί βλάβες κυρίως στο ΚΝΣ, το αναπνευστικό σύστημα και το αναπαραγωγικό σύστημα)Ο αντιιικός μηχανισμός αποδίδεται στο αρνητικό φορτίο του GO και στη δομή των νανοφύλλων του.Το GO αδρανοποίησε και τους δύο ιούς (PRV, PEDV) με δομική καταστροφή πριν την είσοδο του ιού στο κύτταρο. Αλλά δεν αναστέλλει μετά την έναρξη της ιογενούς μόλυνσης.

Το GO παρουσιάζει αντιικές ιδιότητες ακόμη και σε χαμηλή μη κυτταροτοξική συγκέντρωση (1,5 μg/mL). Το κατιονικό GO-PDDA δεν έχει αντιϊκή δραστικότητα, ωστόσο το μη ιοντικό GO-PVP παρουσιάζει αντιϊκή δραστικότητα παρόμοια με το GO, γεγονός που υποδηλώνει ότι το αρνητικό φορτίο απαιτείται για τις αντιϊκές ιδιότητες.

Το πολυλαμινικό GtO αποκάλυψε πολύ ασθενέστερη ανασταλτική δράση από το μονοστρωματικό GO και το rGO, ενώ το Gt που έχει δομή μη νανοφύλλου δεν παρουσιάζει καμία αντιιική δράση, γεγονός που υποδηλώνει ότι η δομή νανοφύλλου είναι ζωτικής σημασίας για την αντιιική δράση.[34] PEDV (ιός RNA, που ανήκει στους θετικά φορτισμένους α-κορονοϊούς, υπεύθυνος για υψηλό ποσοστό θνησιμότητας στους χοίρους)GOEV71 (ιός RNA καψιδίου, ιός καψιδίου, υπεύθυνος για την ασθένεια των χεριών, των ποδιών και του στόματος, πολύ συχνή μεταξύ των παιδιών).

H9N2 (ιός με περίβλημα RNA, προκαλεί την ανθρώπινη γρίπη καθώς και τη γρίπη των πτηνών)Οι φυσικοχημικές αλληλεπιδράσεις GO-ιού οδηγούν στη σύλληψη του ιού και στη διαρροή RNA από τον ιό.Ο GO υποστηρίζει σημαντικά τα χαρακτηριστικά απόλυτης καταστροφής, αποκλεισμού και απομόλυνσης για την επίτευξη ελάχιστης απώλειας μολυσματικότητας 6-log.

Η απολυμαντική δράση του GO έναντι του ιού διαπιστώνεται ότι ενισχύεται υπό αυξημένη θερμοκρασία και παρατεταμένο χρόνο έκθεσης.[35] Σωματίδια GO και GO-AgFCoV (θετικού νοήματος, περιβαλλόμενος ιός RNA με λιπιδικό περίβλημα, οδηγεί σε λοιμώδη περιτονίτιδα αιλουροειδών, η οποία είναι μια αυξανόμενη θανατηφόρα ασθένεια στις γάτες) IBDV (ιός RNA χωρίς φάκελο, μολύνει το κοτόπουλο και οδηγεί σε ανοσοκαταστολή)Οι χημικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ της δομής GO/GO-Ag, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων, των αλληλεπιδράσεων των τοιχωμάτων Vander και της δέσμευσης Ag-SH, οδηγούν στην καταστροφή του ιού.Η ενσωμάτωση των σωματιδίων Ag στα φύλλα GO ενισχύει τις ιοκτόνες ιδιότητες του GO έναντι των ιών με φάκελο και επίσης διευρύνει την ανασταλτική του δράση και στους ιούς χωρίς φάκελο. [36] Φορτωμένο με κουρκουμίνη β-CD λειτουργικό σουλφονικό γραφένιοRSV (περιβάλλων ιός RNA, διαμέτρου 150 nm, μπορεί να μολύνει την ανώτερη και κατώτερη αναπνευστική οδό, προκαλεί συνήθως αναπνευστική νόσο σε νεογέννητα βρέφη, παιδιά, ηλικιωμένους και ανοσοκατεσταλμένα άτομα)Τρεις προτεινόμενοι μηχανισμοί είναι η αναστολή της μόλυνσης από RSV με GSCC μέσω της άμεσης αδρανοποίησης του RSV, της αναστολής της προσκόλλησης του ιού στα κύτταρα του ξενιστή και της παρεμβολής στον πολλαπλασιασμό του ιού.Η αποτελεσματική συγκέντρωση του GSCC βρέθηκε ότι δεν είναι τοξική για τα κύτταρα του ξενιστή. Ο ιικός τίτλος έδειξε μείωση τεσσάρων τάξεων με τη χρήση του GSCC.[37] GO-AgNPsPRRSV (μονόκλωνος ιός RNA με θετικό νόημα, μολύνει κυρίως τους χοίρους)Ο ανασταλτικός ρόλος οφείλεται στο ότι θέτει εμπόδιο στον ιό να εισέλθει στο κύτταρο ξενιστή και με την προώθηση της παραγωγής ISGs και IFN-α. Οι δοκιμασίες πλάκας έδειξαν ότι τα νανοσύνθετα GO-AgNPs έχουν ανασταλτική επίδραση στον ιό κατά την είσοδο στα κύτταρα ξενιστή καταστέλλοντας έτσι τον πολλαπλασιασμό του ιού.[38]

Άνοιγμα σε ξεχωριστό παράθυρο

Συντομογραφίες: Gt- γραφίτης- GtO- οξείδιο του γραφίτη- PVP- πολυβινυλοπυρρολιδόνη- PDDA- πολυ (διαλυλοδιμεθυλαμμωνιοχλωρίδιο)- PRV- ιός της ψευδοπανώλης- PEDV- ιός της επιδημικής διάρροιας των χοίρων- EV-71- εντεροϊός-71, H9N2- ενδημικός γαστρεντερικός ιός της γρίπης των πτηνών Α- FCoV- κοροναϊός των αιλουροειδών- IBDV- ιός της λοιμώδους θυλακικής νόσου- β-CD- β κυκλοδεξτρίνη- RSV- αναπνευστικός συγκυτιακός ιός- GSCC- φορτωμένο με κουρκουμίνη β-CD λειτουργικό σουλφονικό γραφένιο- AgNPs- νανοσωματίδια αργύρου- PRRSV- ιός του αναπαραγωγικού και αναπνευστικού συνδρόμου των χοίρων.

Σε γενικές γραμμές, το GO και τα παράγωγά του έχουν αντιιικές ιδιότητες ευρέος φάσματος, όπως έναντι ιών θετικής και αρνητικής αίσθησης, ιών RNA και DNA, καθώς και περιβαλλόμενων και μη περιβαλλόμενων ιών. Έτσι, τα υλικά αυτά έχουν τεράστιες δυνατότητες στην ανάπτυξη αντι-ιικών επιφανειών και επικαλύψεων για την πρόληψη της μόλυνσης από ιογενείς και μεταδοτικούς ιούς, συμπεριλαμβανομένου του SARS-CoV-2, και θα μπορούσαν να ελέγξουν τη μετάδοση της νόσου. Ειδικότερα, για τον ιό SAR-CoV-2, λαμβάνοντας υπόψη τη δομή του ιού που είναι πλούσια σε λειτουργικότητες -COOH και τον χαμηλότερο χρόνο επιβίωσης αυτού του ιού σε επιφάνειες χαλκού, οι επικαλύψεις GO/rGO-SO3 εμπλουτισμένες με νανοσωματίδια χαλκού/ιόντα χαλκού θα μπορούσαν να είναι υποσχόμενοι υποψήφιοι για την ανάπτυξη επιφανειών κατά του SARS-CoV-2. Οι σύνθετες δομές του GO/rGO-SO3 με αντιμικροβιακά μέταλλα, όπως ο άργυρος, το τιτάνιο και ο χρυσός, θα μπορούσαν επίσης να διερευνηθούν για να αποκαλυφθούν οι δυνατότητές τους στην κατασκευή αποτελεσματικών αντι-ιικών επικαλύψεων. Αυτά τα υλικά μπορούν να βοηθήσουν στην αποτελεσματική σύλληψη και αποσταθεροποίηση των δομών των ιών και να ελαχιστοποιήσουν το χρόνο επιβίωσής τους σε διάφορες επιφάνειες με επικάλυψη. Το Σχήμα 3 δείχνει πώς οι επικαλύψεις από γραφένιο, GRMs ή σύνθετα ιόντα μετάλλων γραφενίου/ GRMs μπορούν να περιορίσουν τον χρόνο ζωής των ιών σε διάφορες επιφάνειες υψηλής αφής.

Σχ. 3

Σχηματική απεικόνιση αποκαλύπτει τον πιθανό ρόλο των επιφανειών με επικάλυψη γραφενίου (GR) και GR-μεταλλικών ιόντων στην παρεμπόδιση της επιφανειακής μόλυνσης από ιούς, συμπεριλαμβανομένου του SARS-CoV-2.

Πηγαίνετε στο:

4. Ηλεκτροχημικοί βιοαισθητήρες με βάση το γραφένιο

Η έγκαιρη, ακριβής και ταχεία ανίχνευση των ιών αποτελεί προϋπόθεση για τον έλεγχο της εξάπλωσης της λοίμωξης. Ειδικότερα, τα ευρέως διαθέσιμα διαγνωστικά κιτ για τη διάγνωση του ιού SARS-CoV-2 βασίζονται στην αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR), όπως η RT-PCR [39]. Ενώ η τεχνική που βασίζεται στην RT-PCR είναι εξαιρετικά ευαίσθητη και παρουσιάζει σημαντική ειδικότητα για τον ιό SARS-CoV-2, είναι μια αργή διαγνωστική μέθοδος (3-4 ώρες) και έχει υψηλό κόστος. Συνεπώς, η ανάπτυξη μιας ταχείας, οικονομικά βιώσιμης και αξιόπιστης εξέτασης σε σημείο φροντίδας (POC) για την ανίχνευση της ιογενούς λοίμωξης SARS-CoV-2 είναι η ανάγκη της ώρας. Οι βιοαισθητήρες είναι δυνητικοί υποψήφιοι για την ανίχνευση βιομορίων και ιών. Η επιφάνεια του βιοαισθητήρα είναι σημαντική για την απόδοση της αναλυτικής συσκευής- εκεί λαμβάνουν χώρα η ακινητοποίηση και η μεταγωγή [40]. Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει ηλεκτροχημικούς-, χρωματομετρικούς-, πλευρικής ροής-, βιοαισθητήρες με βάση το SERS κ.λπ., οι οποίοι έχουν τα πλεονεκτήματα της υψηλής ευαισθησίας και εκλεκτικότητας, της οικονομικής αποδοτικότητας, της φορητότητας και της εύκολης χρήσης. Τα ηλεκτρόδια χρυσού και άνθρακα έχουν χρησιμοποιηθεί ως ηλεκτροχημικοί μετατροπείς για γρήγορους και ευαίσθητους βιοαισθητήρες [41]. Οι αναφορές [42,43] παρουσιάζουν την ανάπτυξη ενός βιοαισθητήρα από διαμάντι με πρόσμιξη βορίου με βάση την εμπέδηση για την έγκαιρη ανίχνευση του ιού της γρίπης M1. Οι ηλεκτροχημικοί βιοαισθητήρες ειδικότερα θεωρούνται αξιόπιστοι και ευαίσθητοι βιοαισθητήρες [39,44]. Τα νανοϋλικά [45] χρησιμοποιούνται συχνά για την ενίσχυση του σήματος και της ευαισθησίας των ηλεκτροχημικών βιοαισθητήρων. Στους ηλεκτροχημικούς βιοαισθητήρες μετράται κάθε ηλεκτροχημική μεταβολή στη διεπιφάνεια μεταξύ ηλεκτροδίων και ηλεκτρολύτη, με βάση μια μεταβολή διαμόρφωσης που παράγεται από τη βιομετρική αναγνώριση μεταξύ αντισώματος και αντιγόνου.

Το γραφένιο έχει διερευνηθεί για το σχεδιασμό εξαιρετικά αποτελεσματικών βιοαισθητήρων λόγω της σταθερής ηλεκτροχημικής και οπτικής συμπεριφοράς του, της υψηλής ηλεκτροκαταλυτικής του δραστηριότητας και των εξαιρετικών μηχανικών και θερμικών ιδιοτήτων του [46]. Πλατφόρμες με βάση το γραφένιο έχουν χρησιμοποιηθεί για την ακινητοποίηση βιομορίων για τη δημιουργία βιοαισθητήρων. Αναφ. [47] περιγράφει τη μέθοδο ακινητοποίησης των βιομορίων στην επιφάνεια του γραφενίου μέσω της επιφανειακής χημικής μηχανικής. Οι στρατηγικές αυτές περιλαμβάνουν ομοιοπολικούς δεσμούς, όπως η σύζευξη των βιομορίων μέσω των αντιδράσεων υδροχλωρικού 1-αιθυλ-3-(3-διμεθυλαμινοπροπυλο)καρβοδιιμιδίου και Ν-υδροξυσουκκινιμιδίου, και τη φυσική απορρόφηση. Η ανίχνευση του ιού Zika με φορητό βιοαισθητήρα με τη βοήθεια γραφενίου καταδείχθηκε από τους Afsahi et al. [48]. Ομοίως, οι Joshi κ.ά. (2019) [49] ανέφεραν την ανίχνευση του ιού της γρίπης με τη χρήση βιοαισθητήρα με βάση το οξείδιο του γραφενίου. Το όριο ανίχνευσης για τον ιό-στόχο μετρήθηκε σε 26 και 33 PFU/mL σε δείγματα PBS και σάλιου, αντίστοιχα. Οι Huang κ.ά. [50] ανέφεραν εξαιρετικά ευαίσθητο ηλεκτροχημικό βιοαισθητήρα με βάση σύνθετα υλικά χιτοζάνης/νανοσωματιδίων αργύρου (AgNPs) - γραφενίου. Ο βιοαισθητήρας που αναπτύχθηκε παρουσιάζει αποτελεσματικότητα στην ανίχνευση του ιού της γρίπης των πτηνών H7 (AIV H7) με όριο ανίχνευσης μόλις 1,6 pg/mL. Έτσι, η αποτελεσματικότητα των ηλεκτροχημικών βιοαισθητήρων με βάση το γραφένιο για την ανίχνευση βιομορίων, ιδίως για τους ιούς, υποδηλώνει ότι αυτοί οι βιοαισθητήρες έχουν τη δυνατότητα να ανιχνεύσουν αποτελεσματικά και τον νέο κοροναϊό SARS-CoV-2 [51], αλλά πρέπει να διεξαχθούν πολλές έρευνες υψηλού επιπέδου για την ανάπτυξη αξιόπιστων διαγνωστικών συσκευών. Στο Σχήμα 4 παρουσιάζουμε έναν υποθετικό μηχανισμό που δείχνει πώς οι ηλεκτροχημικοί βιοαισθητήρες που βασίζονται στο γραφένιο και τα GRMs θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση του ιού SARS-CoV-2. Ο Πίνακας 2 παρουσιάζει τη βιβλιογραφία σχετικά με ηλεκτροχημικούς βιοαισθητήρες με βάση το γραφένιο και τα GRMs για την ανίχνευση διαφόρων ιών.

Σχήμα 4.

Μεθοδολογία σχεδιασμού ηλεκτροχημικών βιοαισθητήρων συγγένειας για την ανίχνευση του ιού SARS-CoV-2. Επιλογή υλικών (α) γραφένιο και (β) νανοσωματίδια χρυσού, (γ) εναπόθεσή τους σε υλικό ηλεκτροδίου, (δ) σύζευξη του αντισώματος αιχμής SARS-CoV-2 στο διακοσμημένο ηλεκτρόδιο, (ε) δείγμα ασθενούς COVID-19, (στ) βιοαισθητήρας SARS-CoV-2 και (ζ) ηλεκτροχημική διάταξη για ανίχνευση.

Πίνακας 2

Η επισκόπηση των μέχρι στιγμής αναφερόμενων εργασιών ηλεκτροχημικού βιοαισθητήρα που αφορούν την ανίχνευση διαφόρων ιών σε γραφένιο και υλικά με βάση σύνθετα υλικά.

ΥλικάΤύπος/Μέθοδος αισθητήραΑπόδοση ανίχνευσης (ευαισθησία/όριο ανίχνευσης)Άλλοι (βιοδείκτης)Αναφ.συστοιχία ηλεκτροδίων άνθρακα τροποποιημένων με νανοσωματίδια χρυσούΒολταμετρία τετραγωνικών κυμάτων (SWV)0,4 και 1. 0 pg ml-1Πρωτεΐνες όπως η γρίπη[43]Μειωμένο οξείδιο του γραφενίουΗλεκτροχημική φασματοσκοπία εμπέδησης26 και 33 μονάδες που σχηματίζουν πλάκεςΠλάκα[49]Νανοσύνθετα νανοσωματίδια χρυσού-γραφένιουΑμπερομετρική1. 6 pg/mLΜονοκλωνικά αντισώματα (MAbs)[50]Υβριδικό νανοσύνθετο γραφενίου-χρυσούΑμπερομετρική10-8 U mL-1 NPNA λεκτίνη[72]Μειωμένο οξείδιο γραφενίουΗλεκτροχημική0. 5 PFU mL-1Μονοκλωνικά αντισώματα[73]Επιφάνεια οξειδίου του γραφενίου με APTESΙmpedimetric1 fMDNA στόχος[74]Νανοσωματίδια αργύρου/ κβαντικές τελείες γραφενίουΗλεκτροχημικά3 fg mL-1Αντισώματα[75]Οξείδιο του γραφενίουΗλεκτροχημικά8. 3 fΜΜιμοανεπάρκεια τύπου 1 (HIV-1)[76]Λειτουργικοποιημένο γραφένιο με αμινομάδεςΗλεκτροχημικό0,1 ng mL-1Αντισώματα (αντι-p2)[45]Αισθητήρας φθοριωμένου οξειδίου κασσίτερου/νανοσωματιδίων χρυσούΗλεκτροχημικό90 fMMμονοκλωνικό αντίσωμα (nCovid-19Ab)[77]Μειωμένο οξείδιο γραφενίουΤρανζίστορ επίδρασης πεδίουΌριο ανίχνευσης έως και 1 ng/mLEbola γλυκοπρωτεΐνη[52]ΓραφένιοΤρανζίστορ επίδρασης πεδίου-ανθρώπινου τύπου 2. 6 σιαλογλυκάνη (για τον ιό της γρίπης)[53]Τρανζίστορ από γραφένιοField-effect47,8 aM-10,5 nMHIV-1 και MLV)[54]Μειωμένο οξείδιο του γραφενίουΤρανζίστορ από γραφένιοField-effectΌριο ανίχνευσης έως και 2. 4 pg/mLEbola virus glycoprotein (για την ανίχνευση του ιού Ebola)[55]Τρανζίστορ μειωμένου οξειδίου του γραφενίουField-effect101 έως 106 σωματίδια/ml. Αντιγόνο ροταϊού (για ανίχνευση ροταϊού)[56]Τρανζίστορ επίδρασης πεδίου γραφενίουΑνίχνευση σε συγκεντρώσεις 1 fg/mL σε PBS και 100 fg/LmL κλινικό μέσο μεταφοράςΠρωτεΐνη αιχμής SARS-Cov-2 (για SARS-Cov- 2 ανίχνευση)[57]Κρύσταλλο με προεπικάλυψη BSAΠιεζοηλεκτρικό μικροβαρόμετρο50 pg L-1αντιγόνο πρωτεΐνης/IgG αντίσωμα[58]Πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες με παρεμβαλλόμενο ηλεκτρόδιο χρυσού από γραφένιοΠιεζοηλεκτρικό μικροβαρόμετρο Quartz Crystal41 cfu/mLStaphylococcus aureus[78]Πιεζοηλεκτρικό κρύσταλλοΠιεζοηλεκτρικός ανοσοαισθητήρας0. 6-4

μg/mLSARS-associated coronavirus (SARS-CoV[65]Επιφάνειες Au σε πιεζοηλεκτρικό χαλαζίαΠιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες0,8-38,8 mMΙός της ηπατίτιδας Β (HBV)[66]Ολιγονουκλεοτίδια λειτουργικοποιημένα νανοσωματίδια χρυσού σε πιεζοηλεκτρικό κρύσταλλοΜικροβαρόμετρο κρυστάλλου χαλαζία2-2 106 PFU/mLD ιός του δάγκειου πυρετού[79] Νανοσωματίδια χρυσού (AuNPs) σε πιεζοηλεκτρικό πιεζοηλεκτρικό ανοσοαισθητήρα Quartz Crystal microbalance (QCM) 0-1 log CFU/mLViable βακτηριακά κύτταρα[68]

Άνοιγμα σε ξεχωριστό παράθυρο

Μεταβείτε στο:

5. Τρανζίστορ επίδρασης πεδίου με βάση το γραφένιο για βιοανίχνευση

Τα τρανζίστορ επίδρασης πεδίου από γραφένιο (GFET) έχουν τεράστιες δυνατότητες για την ευαίσθητη, γρήγορη και έγκαιρη ανίχνευση ιών- πολλές πρόσφατες εργασίες δείχνουν πράγματι την εφαρμογή του για την ανίχνευση ιών. Το GFET χρησιμοποιεί ένα εξαιρετικά λεπτό κανάλι γραφενίου μεταξύ της πηγής και της αποστράγγισης. Οι Chen κ.ά. [52] κατέδειξαν την εφαρμογή του GFET για την ανίχνευση του αντιγόνου του ιού Ebola. Το rGO τοποθετήθηκε μεταξύ των ηλεκτροδίων για να σχηματίσει το ευαίσθητο και αγώγιμο κανάλι και η αλουμίνα επιστρώθηκε στο rGO για επιφανειακή παθητικοποίηση [52]. Τα αντισώματα Ebola συνδέθηκαν με νανοσωματίδια χρυσού στο κανάλι rGO και λειτούργησαν ως πλατφόρμα ανίχνευσης. Το GFET που αναπτύχθηκε εμφάνισε υψηλή ευαισθησία με όριο ανίχνευσης έως και 1 ng/mL για τη γλυκοπρωτεΐνη Ebola (EGP) [52]. Οι Ono κ.ά. [53] κατέδειξαν την ανίχνευση του ιού της γρίπης με τη χρήση GFET- η διάταξη GFET παρασκευάστηκε με τη χρήση του απολεπισμένου γραφενίου σε υπόστρωμα Si/SiO2 με μεταλλικά ηλεκτρόδια. Ref. [54] καταδεικνύει την εφαρμογή υγρού GFET κοπλάνιας πύλης κατασκευασμένου σε εύκαμπτο υπόστρωμα τερεφθαλικού πολυαιθυλενίου για την ανίχνευση του ιού της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (HIV-1) και του ιού της λευχαιμίας του ποντικού (MLV). Η συσκευή GFET αποκάλυψε ανίχνευση ιών σε επίπεδο attomolar (aM) με όριο ανίχνευσης που πλησιάζει τα 48,7 aM, γεγονός που καθιστά την GFET μια εξαιρετικά ευαίσθητη συσκευή για την ανίχνευση ιών. Οι Jin κ.ά. [55] έδειξαν τη χρήση FET με βάση το rGO για την ανίχνευση του ιού Ebola με όριο ανίχνευσης της διάταξης μόλις 2,4 pg/mL. Ομοίως, οι Pant et al. [56] κατέδειξαν την εφαρμογή FET με βάση το rGO για την ανίχνευση του ροταϊού. Τα ευρήματα αυτά υποδηλώνουν ότι οι πλατφόρμες ανίχνευσης με βάση το GFET θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ευαίσθητη και γρήγορη ανίχνευση του SARS-CoV-2. Η πρόβλεψη της GFET ως διάταξης ανίχνευσης για τον SARS-CoV-2 έγινε πρόσφατα πραγματικότητα, καθώς οι Seo κ.ά. [57] κατέδειξαν με επιτυχία την ανίχνευση του SARS-CoV-2 σε ανθρώπινα δείγματα ρινοφαρυγγικού επιχρίσματος με τη χρήση GFET. Ο βιοαισθητήρας GFET δημιουργήθηκε με την εφαρμογή ενός ειδικού αντισώματος, το οποίο δρα κατά της πρωτεΐνης αιχμής SARS-CoV-2, στο κανάλι γραφενίου. Ο αισθητήρας GFET που αναπτύχθηκε επέδειξε εξαιρετικές ιδιότητες ανίχνευσης όσον αφορά την υψηλή ευαισθησία του για την ανίχνευση της πρωτεΐνης αιχμής SARS-CoV-2 σε συγκεντρώσεις 100 fg/mL σε κλινικό μέσο μεταφοράς και 1 fg/ML σε φυσιολογικό ορό ρυθμισμένο με φωσφορικά άλατα. Επιπλέον, η GFET ανίχνευσε με επιτυχία τον SARS-CoV-2 σε καλλιεργημένο μέσο και σε κλινικά δείγματα που ελήφθησαν από ασθενείς με COVID-19 [57]. Η ανακάλυψη αυτή είναι εξαιρετικά σημαντική για την επιτάχυνση της ανίχνευσης του SARS-CoV-2 μεταξύ των ανθρώπων, καθώς το σημερινό αξιόπιστο διαγνωστικό εργαλείο, δηλαδή η RTPCR, είναι ακριβό και χρονοβόρο και καθιστά τη διάγνωση του μεγάλου ανθρώπινου πληθυσμού αδύνατη.Η κλιμάκωση των δοκιμών COVID-19 είναι η ανάγκη της ώρας. Αν και τα αρχικά αποτελέσματα είναι ελπιδοφόρα, πρέπει να πραγματοποιηθεί ακόμη σημαντικός όγκος εργασίας για την πλήρη κατανόηση του GFET για το σχεδιασμό ευαίσθητων και γρήγορων συσκευών βιοαισθητήρων για την ακριβή ανίχνευση του SARS-CoV-2. Ο Πίνακας 2 συγκεντρώνει τη βιβλιογραφία σχετικά με βιοαισθητήρες FET με βάση το γραφένιο και τα GRMs για την ανίχνευση διαφόρων ιών, συμπεριλαμβανομένου του SARS-CoV-2.

Πηγαίνετε στο:

6. Πιεζοηλεκτρικοί βιοαισθητήρες με βάση το γραφένιο

Οι πιεζοηλεκτρικοί βιοαισθητήρες έχουν γίνει μια δημοφιλής τεχνολογία για την ανίχνευση ιών, ορμονών, βακτηρίων, κυττάρων και για τη μελέτη ενός ευρέος φάσματος βιομοριακών αλληλεπιδράσεων. Ο πιεζοηλεκτρικός βιοαισθητήρας προσφέρει μεταγωγή σε πραγματικό χρόνο και χωρίς ετικέτες με υψηλή ευαισθησία, απλότητα και ταχύτητα [[58], [59], [60], [61]]. Ειδικότερα, ο πιεζοηλεκτρικός ανοσοαισθητήρας αναπτύχθηκε για πρώτη φορά από τον Shons το 1972 για την ανίχνευση αντισωμάτων IgG ορού αγελάδας [58]. Μεταξύ αυτών, ο πιεζοηλεκτρικός βιοαισθητήρας μικροζυγίου κρυστάλλου χαλαζία έχει καταστεί σημαντικός για την ανίχνευση διαφόρων κορονοϊών που λειτουργούν με βάση την αρχή του πιεζοηλεκτρισμού, ο οποίος μετρά τη μεταβολή της μάζας και τη μεταβολή της ιξωδοελαστικότητας των υλικών/ιών με τη μέτρηση της συχνότητας και της μεταβολής της απόσβεσης ενός πιεζοηλεκτρικού αντηχείου κρυστάλλου χαλαζία [61,62]. Τα πιεζοηλεκτρικά υλικά δημιουργούν ηλεκτρικό πεδίο/δυναμικό υπό εξωτερική πίεση και το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό ως άμεσο πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο. Αντίθετα, όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό πεδίο στην αντίθετη επιφάνεια του πιεζοηλεκτρικού κρυστάλλου, τα υλικά υφίστανται μηχανική παραμόρφωση και παρουσιάζουν διαστολή και συστολή. Το αντίστροφο πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο παίζει καθοριστικό ρόλο για τον σχεδιασμό των βιοαισθητήρων κοροναυτών, όπου η μάζα των μορίων που προσροφώνται ή εκροφώνται από την επιφάνεια του πιεζοηλεκτρικού κρυστάλλου είναι η προέλευση του μηχανισμού μεταγωγής και αναφέρεται επίσης πιεζοηλεκτρικός αισθητήρας με παρεμβαλλόμενο ηλεκτρόδιο χρυσού από γραφένιο για την ταχεία και ειδική ανίχνευση του Staphylococcus aureus [63,64]. Για την ανίχνευση του σχετιζόμενου με τον SARS κοροναϊού (SARS-CoV) στα πτύελα, οι Zuo κ.ά. παρουσίασαν με επιτυχία έναν πιεζοηλεκτρικό ανοσοαισθητήρα [65]. Στην αναφερόμενη εργασία, ένα πολυκλωνικό αντίσωμα αλόγου κατά του SARS-CoV έχει δεσμευτεί στην επιφάνεια του πιεζοηλεκτρικού κρυστάλλου σε διατεταγμένο προσανατολισμό μέσω πρωτεΐνης. Απέδειξαν ότι όταν το δείγμα αντιγόνου ατμοποιήθηκε σε αεροζόλ, το αντίσωμα στον κρύσταλλο προσρόφησε το αντιγόνο SARS και η αλλαγή στη μάζα του πιεζοηλεκτρικού κρυστάλλου οδηγεί σε μετατόπιση συχνότητας. Το σχηματικό διάγραμμα της διάταξης της συσκευής παρουσιάζεται στο Σχήμα 5 α. Αποδείχθηκε σαφώς ότι οι μετατοπίσεις συχνότητας έχουν γραμμική εξάρτηση από τη συγκέντρωση του αντιγόνου στο εύρος 0,6-4 μg/mL [65]. Η πιεζοηλεκτρική συσκευή που αναπτύχθηκε παρουσίασε καλή αναπαραγωγιμότητα και μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί 100 φορές χωρίς ανιχνεύσιμη απώλεια δραστηριότητας [60].

Σχ. 5

(α) Σχηματική αναπαράσταση της απορρόφησης του κοροναϊού και (β) πειραματική διάταξη για την καταγραφή των δεδομένων. (γ) Πιεζοηλεκτρικότητα στο γραφένιο σε υπόστρωμα SiO2 και (δ) πιεζοηλεκτρική ιδιότητα στο γραφένιο μέσω προσθήκης Li και F.

Η σχηματική αναπαράσταση του πιεζοηλεκτρικού βιοαισθητήρα μικροβαράθρου χαλαζία μαζί με τον ανιχνευτή σήματος που ελέγχεται από υπολογιστή παρουσιάζεται στο Σχήμα 5β. Η σχέση της συχνότητας προς τη μάζα για τον πιεζοηλεκτρικό αντηχείο κρυστάλλου χαλαζία διέπεται από την ακόλουθη εξίσωση:

Δ f = - (F2Δm/NAρ)

όπου Δf είναι η μεταβολή της συχνότητας συντονισμού, F είναι η συχνότητα συντονισμού του κρυστάλλου, ρ είναι η πυκνότητα του κρυστάλλου, Δm είναι η μεταβολή της μάζας, n είναι ο αριθμός υπερθέρμανσης και Α είναι το εμβαδόν. Επιπλέον, ένας τέτοιος πιεζοηλεκτρικός βιοαισθητήρας δεν μπόρεσε να ανιχνεύσει μόνο τον κοροναϊό, αλλά χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία και για την ανίχνευση του ιού της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας τύπου 1 (HIV-1). Οι Nicoletta Giamblanco κ.ά. ανέπτυξαν τη μέθοδο ενός βήματος και χωρίς επισήμανση για την επιλεκτική ανίχνευση του γονιδιώματος του ιού της ηπατίτιδας Β (HBV) με βάση τον υβριδισμό με απλούς γραμμικούς ανιχνευτές ssDNA που είναι ακινητοποιημένοι στις επιφάνειες Au ενός πιεζοηλεκτρικού συντονιστή μικροβαρύτητας κρυστάλλου χαλαζία [66]. Απέδειξαν την επιλεκτική ανίχνευση μεγάλων στόχων DNA, που αποτελούνταν από έναν κλώνο HBV των 7 kbps, μέσω της βελτιστοποίησης της πυκνότητας του ανιχνευτή από πιεζοηλεκτρικούς αισθητήρες. Στην παρούσα εργασία, η ακινητοποίηση των ολιγονουκλεοτιδίων ssDNA που έχουν επισημανθεί με θειόλη στις επιφάνειες Au μελετήθηκε in situ με πιεζοηλεκτρικό βιοαισθητήρα μικροβαράθρου κρυστάλλου χαλαζία. Μετρήθηκαν ακουστικές καμπύλες πραγματικού χρόνου σε εύρος συγκεντρώσεων 0,8-38,8 mM για τους δύο διαφορετικούς ανιχνευτές και παρατηρήθηκαν ανιχνεύσιμες ποσότητες προσροφημένων ανιχνευτών. Ο μηχανισμός λειτουργίας του αισθητήρα περιγράφηκε από το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο και προτείνεται ότι τα μόρια ssDNA αγκυρώνονται στον χρυσό, μέσω της ομάδας θειόλης, σε όρθια θέση. Η μείωση της συχνότητας μετά το στάδιο της έκπλυσης αποδίδεται στην προσρόφηση ενός κελύφους νερού γύρω από τα μόρια DNA, επιτρέποντας στα μόρια ssDNA να επεκταθούν περισσότερο μέσα στο νερό. Η ποσότητα του αγκυροβολημένου ανιχνευτή υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας τη μετρούμενη τιμή της συχνότητας και τις μεταβολές της διάχυσης στην προσρόφηση του ανιχνευτή [66].

Με βάση την παραπάνω συζήτηση και τις εργασίες που αναφέρθηκαν προηγουμένως, αξίζει να επισημανθεί ότι η μεταβολή της συχνότητας και της μάζας απορρόφησης συσχετίζεται σε μεγάλο βαθμό με τον πιεζοηλεκτρικό βιοαισθητήρα για την ανίχνευση του SARS-CoV και άλλων ιών όπως ο HIV. Η συχνότητα των πιεζοηλεκτρικών κρυστάλλων εξαρτάται από το πάχος των κρυσταλλικών υλικών και την ταχύτητα του διατμητικού κύματος. Επιπλέον, η επιλεκτικότητα του πιεζοηλεκτρικού βιοαισθητήρα μικροζυγίου κρυστάλλου χαλαζία για την ανίχνευση του ιού SARS-CoV εξαρτάται έντονα από τις μεταβολές της μάζας στην επιφάνεια του κρυστάλλου, όπως ο υβριδισμός και/ή αντιδράσεις αντιγόνου-αντισώματος στην επιφάνεια του πιεζοηλεκτρικού μικροζυγίου. Πρόσφατα, διάφορες ομάδες ανέφεραν ότι τα λειτουργικά νανοσωματίδια αυξάνουν την ειδικότητα και την ευαισθησία των πιεζοηλεκτρικών βιοαισθητήρων [67,68]. Το γραφένιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πιεζοηλεκτρικό δισδιάστατο (2D) υλικό για την ανίχνευση του ιού SARS-CoV μέσω ενός βιοαισθητήρα πιεζοηλεκτρικού κρυσταλλικού μικροζυγίου. Το γραφένιο που αναπτύσσεται με CVD παρουσιάζει κεντροσυμμετρική κρυσταλλική δομή και έχει αποδειχθεί ως ενεργό νανοφύλλο για εφαρμογές ηλεκτροδίων [69]. Πρόσφατα, ο Andrei Kholkin και η ομάδα του κατέδειξαν ισχυρό πιεζοηλεκτρισμό σε SLG που εναποτέθηκε σε υποστρώματα πλέγματος SiO2 [70]. Δεδομένου ότι το(α) παρθένο(α) στρώμα(α) γραφενίου δεν διαθέτει(ουν) πιεζοηλεκτρική δραστηριότητα λόγω της εγγενώς κεντροσυμμετρικής κρυσταλλικής δομής του, ο πιεζοηλεκτρισμός μπορεί να προκληθεί με σπάσιμο της συμμετρίας αντιστροφής. Ανέφεραν μια κάθετη πιεζοαπόκριση σε SLG πάνω σε SiO2 με συντελεστή πιεζοηλεκτρικού φορτίου περίπου 1,4 nm/V, σημαντικά υψηλότερο από τους μονοκρυστάλλους χαλαζία και τιτανικού ζιρκονικού μολύβδου, μέσω μικροσκοπίας δύναμης πιεζοαπόκρισης. Ο πιεζοηλεκτρισμός στο γραφένιο αποδίδεται στη χημική αλληλεπίδραση των ατόμων άνθρακα με τα άτομα οξυγόνου του υποστρώματος που προκαλεί μη μηδενική καθαρή διπολική ροπή και πόλωση. Η σχηματική αναπαράσταση του πιεζοηλεκτρισμού στο γραφένιο σε SiO2 παρουσιάζεται στο Σχήμα 5γ. Οι Ong et al. ανέφεραν επίσης τα πιεζοηλεκτρικά φαινόμενα σε μη πιεζοηλεκτρικό γραφένιο μέσω της επιλεκτικής επιφανειακής προσρόφησης ατόμων [71]. Απέδειξαν ότι η προσρόφηση των ατόμων στην επιφάνεια του γραφενίου σπάει την αντιστρεπτική συμμετρία και μπορεί να εμφανίσει πιεζοηλεκτρισμό, συγκρίσιμο με άλλα 2D και 3D υλικά. Η πρόσμιξη του γραφενίου με F και Li οδηγεί σε πιεζοηλεκτρικούς συντελεστές 0,1 V/Å, οι οποίοι είναι σημαντικοί για πιεζοηλεκτρικούς κρυσταλλικούς βιοαισθητήρες (Σχήμα 5d). Έτσι, η παραγωγή πιεζοηλεκτρικού ηλεκτρισμού στο 2D γραφένιο με διάφορες προσεγγίσεις θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη πιεζοηλεκτρικών βιοαισθητήρων υψηλής απόδοσης με βάση το γραφένιο για τη γρήγορη και ευαίσθητη ανίχνευση διαφόρων βιομορίων και ιών, συμπεριλαμβανομένου του ιού SARS-CoV-2. Το σχήμα για την πιθανή δομή της διάταξης για πιεζοηλεκτρικό μικροβαρόμετρο κρυστάλλου με βάση το γραφένιο για την ανίχνευση του SARS-CoV-2 και άλλων παρόμοιων ιών παρουσιάζεται στο Σχήμα 6 . Το παρθένο και το ντοπαρισμένο γραφένιο μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ηλεκτρόδιο και κρύσταλλος χαλαζία στο πιεζοηλεκτρικό κρυσταλλικό μικροβαρόμετρο, αντίστοιχα, για την ενίσχυση της ευαισθησίας του ιού μέσω της αύξησης της δέσμευσης του αντισώματος/αντιγόνου στην αγώγιμη επιφάνεια του γραφενίου και των βελτιωμένων μεταβολών στη μάζα του πιεζοηλεκτρικού κρυστάλλου γραφενίου. Στον πίνακα 2 παρουσιάζεται η βιβλιογραφία σχετικά με πιεζοηλεκτρικούς βιοαισθητήρες με βάση το γραφένιο και τους GRMs για την ανίχνευση διαφόρων ιών.

Σχήμα 6.

Σχηματική απεικόνιση της απορρόφησης του ιού Coronavirus με βάση το πιεζοηλεκτρικό γραφένιο.

Πηγαίνετε στο:

7. Γραφένιο με βάση την τεχνολογία γονιδιακής επεξεργασίας (CRISPR/Cas)

Οι πρωτεΐνες νουκλεάσης (Cas) που συνδέονται με τις συστάδες τακτικά διατεταγμένων βραχέων παλίνδρομων επαναλήψεων (CRISPR), καθοδηγούμενες από ενιαίο πρότυπο RNA, αποτελούν αναδυόμενα δυνητικά εργαλεία για τη στόχευση και την ανίχνευση συγκεκριμένων αλληλουχιών [80]. Οι Hajian κ.ά. ανέφεραν την ανάπτυξη ενός τρανζίστορ πεδίου-επίδρασης με βάση το γραφένιο που χρησιμοποιεί την τεχνολογία CRISPR, το οποίο ονομάστηκε CRISP-Chip, για την ψηφιακή ανίχνευση χωρίς ετικέτες μιας αλληλουχίας στόχου DNA εντός άθικτου γονιδιωματικού υλικού και το ονόμασαν CRISP. Σε αυτή τη διάταξη βιοαισθητήρα χωρίς ετικέτες, το γραφένιο είναι λειτουργικό με ένα καταλυτικά απενεργοποιημένο σύμπλοκο Cas9-CRISPR (dRNP), το οποίο αλληλεπιδρά με την αλληλουχία-στόχο του σαρώνοντας το πλήρες γονιδιωματικό δείγμα, ξεδιπλώνοντας τη διπλή έλικα που συνδέει ανάντη ενός παρακείμενου μοτίβου πρωτοσφαίρισης18 μέχρι να αναγνωρίσει και να συνδεθεί με την αλληλουχία DNA-στόχο που είναι συμπληρωματική με το μόριο RNA ενός οδηγού (sgRNA) εντός του dRNP. Το ηλεκτρικό σήμα που παράγεται από τη δέσμευση της αλληλουχίας DNA-στόχου από το σύμπλοκο Cas9-sgRNA καταγράφεται μέσω μιας φορητής συσκευής χωρίς καμία ενίσχυση. Η συσκευή έχει χρόνο ανίχνευσης 15 λεπτά με ευαισθησία 1,7 fM [81].

Πηγαίνετε στο:

8. Τρισδιάστατη εκτύπωση σύνθετων υλικών γραφενίου/GRMs για ιατρικά εξαρτήματα

Εκτός από τη συμβατική προσέγγιση για την ανάπτυξη εξαρτημάτων και συστημάτων, η τρισδιάστατη εκτύπωση θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον σχεδιασμό και την ανάπτυξη εξαρτημάτων με βάση το γραφένιο/GRMs που θα χρησιμοποιηθούν για το COVID-19 [12,67,68]. Η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι μια ισχυρή και φουτουριστική διαδικασία κατασκευής, με την οποία οι ιδιότητες των υλικών μπορούν να μεταβληθούν ώστε να ταιριάζουν με τις ιδιότητες των συμβατικών μετάλλων, κραμάτων και πολυμερών. Τα σύνθετα υλικά GRMs-μέταλλο ή GRM-πολυμερές έχουν χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη εξαρτημάτων με χρήση τρισδιάστατης εκτύπωσης για εφαρμογές σε αεροδιαστημικές κατασκευές, κινητήρες, ηλεκτρικά οχήματα, εναλλάκτες θερμότητας, πυρήνες μετασχηματιστών κ.λπ. Αυτά θα έχουν ως αποτέλεσμα την υψηλή απόδοση των κινητήρων, των οχημάτων και τη μικρότερη κατανάλωση καυσίμων και τις λιγότερες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Η τρισδιάστατη εκτύπωση έχει επίσης χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη ιατρικών εξαρτημάτων με βάση τα σύνθετα υλικά GRMs [82]. Για παράδειγμα, σύνθετα SS316L- και AlSi10Mg-GRMs, και τα δύο είναι υλικά ιατρικής ποιότητας, εκτυπώθηκαν τρισδιάστατα και με τη μεταβολή της ποσότητας των GRMs οι ιδιότητες συντονίστηκαν ώστε να ανταποκρίνονται στις ανάγκες διαφόρων ανταλλακτικών σε μικρότερο χρόνο [12,83]. Τα σύνθετα ικριώματα με βάση τη χιτοζάνη-γραφένιο, το πολυ(ανθρακικό τριμεθυλένιο)-γραφένιο, το πολυ(μεθακρυλικό οξύ)-γραφένιο και την πολυαιθυλενογλυκόλη-γραφένιο αναπτύχθηκαν χρησιμοποιώντας τρισδιάστατη εκτύπωση [82]. Η τρέχουσα πανδημία καταδεικνύει την ανάγκη για κατανεμημένη κατασκευή βασικών ειδών και, ως εκ τούτου, η τρισδιάστατη εκτύπωση θα μπορούσε να συμβάλει στην ανάπτυξη διαφόρων εξαρτημάτων, όπως τα ΜΑΠ (μάσκα προσώπου, αναπνευστήρες και ασπίδα προσώπου) και τα επιχρίσματα που απαιτούνται για τη διάγνωση του ιού, μέρη ενός αναπνευστήρα κ.λπ. [84]. Ειδικότερα, λόγω των ελκυστικών ιδιοτήτων του γραφενίου και των GRMs, τα σύνθετα υλικά GRMs-μετάλλου ή GRMs-πολυμερούς, αντί για απλά μέταλλα ή πολυμερή, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως βασικά υλικά για τρισδιάστατη εκτύπωση για την επίτευξη καλύτερων εξαρτημάτων ή συστημάτων. Επιπλέον, τα GRMs εμφανίζουν εγγενείς αντιιικές ιδιότητες, οπότε οι μάσκες προσώπου και οι αναπνευστήρες που βασίζονται σε σύνθετα υλικά GRMs-πολυμερών δεν θα προστάτευαν μόνο τον άνθρωπο από τον ιό αλλά θα συνέβαλαν και στη θανάτωση του ιού. Στο Σχ. 7 παρουσιάζεται η εφαρμογή της τρισδιάστατης εκτύπωσης στην ανάπτυξη δειγμάτων/συστατικών με βάση το γραφένιο-μέταλλο (Σχ. 7α) και τα σύνθετα υλικά γραφενίου-πολυμερούς.

Σχ. 7

(α) Τα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με γραφένιο κατασκευάστηκαν με την τεχνική επιλεκτικής τήξης με λέιζερ, όπου για την κατασκευή των συστατικών χρησιμοποιήθηκαν μεταλλικές σκόνες επικαλυμμένες με γραφένιο [12,83]. (β) Η τρισδιάστατη εκτύπωση χρησιμοποιήθηκε για την ανάπτυξη αναπνευστήρων με βάση σύνθετα υλικά πολυμερούς-γραφένιου.

Πηγαίνετε στο:

9. Νανοαφροί γραφενίου πολλαπλών στρωμάτων

Οι νανοαφροί είναι πορώδη υλικά, περιέχουν πόρους νανομεγέθους σε όλο το υλικό και εμφανίζουν πολλές εγγενείς και προσαρμόσιμες ιδιότητες. Έτσι, οι νανοαφροί έχουν τεράστιες δυνατότητες για τον σχεδιασμό και την ανάπτυξη πολλών εξαρτημάτων που απαιτούνται για την καταπολέμηση μολυσματικών ασθενειών όπως το COVID-19. Ειδικότερα, οι πολυστρωματικοί νανοαφροί γραφενίου είναι σημαντικοί λόγω της εξαιρετικά χαμηλής πυκνότητάς τους, της υψηλής επιφάνειας, της διασυνδεδεμένης νανοπορώδους δομής τους, της εξαιρετικής μηχανικής αντοχής, της υψηλής ηλεκτρικής και θερμικής αγωγιμότητας, της υψηλής χημικής, και ανθεκτικότητα στη διάβρωση, καθώς και αντιμικροβιακή και αντιιική αποτελεσματικότητα [14,[85], [86], [87], [88]]. Αυτοί οι νανοαφροί μπορούν να παρασκευαστούν με διάφορες τεχνικές, όπως CVD, πρότυπα μεταλλουργίας σκόνης, ξήρανση με κατάψυξη, sol-gel, διογκωτικοί παράγοντες, τρισδιάστατη εκτύπωση, επικάλυψη με εμβάπτιση σε πορώδες πλαίσιο και υδροθερμική [89], χρησιμοποιώντας διαφορετικές πρόδρομες ουσίες άνθρακα, δηλαδή ρητίνη, πολυμερή, πίσσες, άνθρακα, γραφίτη, GO κ.ο.κ. Το ελεγχόμενο πορώδες σε νανομεγέθη θα μπορούσε να είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των πολυστρωματικών νανοαφρών με βάση το γραφένιο για το σχεδιασμό και την ανάπτυξη ιδιαίτερα αποτελεσματικών προσωπικών μασκών, ιδίως για το SARS-CoV-2. Τα διατεταγμένα νανοπορώδη υλικά άνθρακα με μέγεθος μικρότερο από 100 nm έχουν συντεθεί από ερευνητές [90]. Νανοπορώδεις άνθρακες με μεγέθη πόρων στην περιοχή 10-100 nm και εξαιρετικά υψηλές επιφάνειες έχουν παρασκευαστεί χρησιμοποιώντας νανοσωματίδια πυριτίας ως πρότυπα [90]. Ομοίως, οι Huang et al. [86] έχουν αναπτύξει νανοπορώδεις αφρούς γραφενίου με ελεγχόμενο μέγεθος πόρων ~ 100 nm χρησιμοποιώντας οξείδιο του γραφενίου και σφαιρικά σωματίδια πυριτίας ως πρότυπο. Επί του παρόντος, η μάσκα προσώπου N-95, μια μάσκα προσώπου που εμποδίζει περίπου το 95% των μολυσματικών σωματιδίων και περιέχει ένα φίλτρο με μέγεθος πόρων περίπου 300 nm, είναι δημοφιλής μεταξύ της κατηγορίας μασκών για την προστασία της μετάδοσης λοιμώξεων [91]. Ωστόσο, λόγω του μεγέθους των πόρων περίπου 300 nm, υπάρχει σημαντική απώλεια στην αποτελεσματικότητα διήθησης της N-95 για μολυσματικά σωματίδια κάτω των 300 nm. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το μέγεθος του SARS-CoV-2 είναι ~60-140 nm [92]. Το φτέρνισμα μπορεί να παράγει μερικές χιλιάδες σταγονίδια διαμέτρου περίπου 500-1200 nm [93]. Ομοίως, ο βήχας παράγει σταγονίδια μεγέθους κυρίως κάτω των 1000 nm [93]. Αυτά τα σταγονίδια μπορεί να περιέχουν σημαντικές και μεταβλητές ποσότητες μολυσματικών σωματιδίων που θα μπορούσαν να είναι μικρόβια και ιοί. Ωστόσο, το υγρό στα σταγονίδια μπορεί να εξατμιστεί και το μέγεθός τους να μειωθεί ενώ ταξιδεύουν στον αέρα για αρκετό καιρό [94]. Έτσι, οι παρούσες μάσκες N-95 αν και προστατεύουν αποτελεσματικά τη μετάδοση των σταγονιδίων που φταρνίζονται ή βήχουν, τα σωματίδια μικρότερου μεγέθους (κάτω των 300 nm) μπορεί να μην εμποδίζονται πλήρως. Επιπλέον, προτείνεται ότι ο ιός SARS-CoV-2 μπορεί να παραμείνει στον αέρα για κάποιο χρονικό διάστημα [16]. Συνεπώς, ο σχεδιασμός μάσκας προσώπου με μέγεθος πόρων μικρότερο από 300 nm θα μπορούσε να αποτελέσει μια αποτελεσματική στρατηγική για την καταπολέμηση των προβλημάτων μόλυνσης, ιδίως κατά του COVID-19. Λαμβάνοντας αυτό το θέμα σοβαρά υπόψη, πρόσφατα, οι Al-Etab et al. [95] εργάστηκαν για την ανάπτυξη μιας βελτιωμένης μάσκας προσώπου N-95 με μέγεθος πόρων μικρότερο από 300 nm. Πράγματι, ανέπτυξαν μια μεμβράνη πολυιμιδίου με μεγέθη πόρων μεταξύ 5 και 55 nm χρησιμοποιώντας τεχνολογίες πλάσματος και λιθογραφίας, και η αναπτυχθείσα μεμβράνη θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε βελτιωμένες μάσκες προσώπου N-95 για τον αποτελεσματικό αποκλεισμό του SARS-CoV-2, του οποίου το μέγεθος είναι μεγαλύτερο από το μέγεθος των νανοπόρων που δημιουργούνται στη μεμβράνη πολυιμιδίου [96]. Φίλτρα βασισμένα σε νανοαφρούς πολυστρωματικού γραφενίου με μέγεθος πόρων περίπου 100 nm ή μικρότερο μπορεί επίσης να αναπτυχθούν για την ανάπτυξη βελτιωμένων μασκών προσώπου N-95 για ειδικές χρήσεις, αν και τα φίλτρα αυτά πρέπει να περάσουν τις αυστηρές δοκιμές έναντι του ρυθμού ροής του αέρα, της μεταβολής της πίεσης και άλλων βασικών παραμέτρων που απαιτούνται για τις μάσκες προσώπου. Στο Σχήμα 8 παρουσιάζεται μια πιθανή στρατηγική για το σχεδιασμό πολυστρωματικών νανοαφρών γραφενίου με μέγεθος πόρων περίπου 100 nm, οι οποίοι θα μπορούσαν να μειωθούν σε μέγεθος κάτω των 50 nm με τη μηχανική υλικών. Έτσι, οι πολυστρωματικοί νανοαφροί γραφενίου έχουν δυνατότητες για την ανάπτυξη αποτελεσματικών εξαρτημάτων υγειονομικής περίθαλψης, ιδίως για την ανάπτυξη αποτελεσματικών μασκών προσώπου.

Σχ. 8

Σχηματική αναπαράσταση για την κατασκευή πολυστρωματικών νανοαφρών γραφενίου.

Πηγαίνετε στο:

10. Υπόστρωμα επιφανειακού συντονισμού πλασμονίου με βάση το γραφένιο

Τα νανοϋλικά χρυσού χρησιμοποιούνται συνήθως ως υπόστρωμα επιφανειακού συντονισμού πλασμονίου (SPR) για την ανίχνευση βιομορίων και τη χημική ανίχνευση [97]. Η υπογραφή του χημικού τμήματος αυξάνεται λόγω της αλληλεπίδρασης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων με τα νανοσωματίδια χρυσού. Τα μόρια, τα οποία είναι "δυσεύρετα", μπορούν εύκολα να ανιχνευθούν χρησιμοποιώντας την επίδραση SPR των νανοσωματιδίων χρυσού. Το φαινόμενο SPR έχει επίσης παρατηρηθεί με ένα φύλλο γραφενίου, ένα δισδιάστατο φύλλο με χαρακτηριστικά νανοκλίμακας, όπου το ασύζευκτο ηλεκτρόνιο 2p στο φύλλο νανογραφένιου μπορεί να ενισχύσει το σήμα χημικών ή βιομορίων κατά πολλές φορές. Έτσι, τα χαρακτηριστικά SPR των υλικών με βάση το γραφένιο μπορούν να αξιοποιηθούν για την ανίχνευση ιών χρησιμοποιώντας μια φασματοσκοπική τεχνική όπως η φασματοσκοπία Raman. Στο Σχήμα 9 παρουσιάζεται η έννοια του SPR σε υλικά με βάση το γραφένιο. Όταν ένα ηλεκτρομαγνητικό (ΗΜ) κύμα προσκρούει στην επιφάνεια του γραφενίου, το νέφος ηλεκτρονίων των φύλλων γραφενίου αλληλεπιδρά με την ακτινοβολία, οδηγώντας σε ενίσχυση του σήματος Raman. Το σχήμα για την ενίσχυση του σήματος (κόκκινη καμπύλη) σε σχέση με το αρχικό σήμα (μπλε καμπύλη), ως συνέπεια του φαινομένου SPR, παρουσιάζεται επίσης στο Σχήμα 9. Οι Wu et al. ανέφεραν το διακοσμημένο με γραφένιο φιλμ χρυσού για εφαρμογές SPR [97]. Θεωρητικά, η σχέση μεταξύ του αριθμού των στρωμάτων γραφενίου και της ευαισθησίας του SPR παρουσιάστηκε χρησιμοποιώντας την έννοια της διέγερσης Kretschmann. Δέκα στρώματα γραφενίου στο φιλμ αυξάνουν την ευαισθησία SPR κατά είκοσι πέντε τοις εκατό. Αυτή η αύξηση της ευαισθησίας SPR μπορεί να αποδοθεί στη μεταφορά φορτίου από το γραφένιο στα νανοσωματίδια Au στο φιλμ. Οι Salihoglu et al. κατέδειξαν την εφαρμογή φιλμ χρυσού-αργύρου με επικάλυψη γραφενίου για την ενίσχυση της ευαισθησίας SPR [98]. Το γραφένιο παρασκευάστηκε με διαδικασία χημικής εναπόθεσης ατμών και στη συνέχεια μεταφέρθηκε χρησιμοποιώντας σφραγίδα PDMS και χαράχθηκε μέσω διαλύματος FeCl3. Η πρωτεΐνη λευκωματίνης ορού συνδέθηκε με φύλλα γραφενίου για να ελεγχθεί η απόδοση του σύνθετου φιλμ. Η χαμηλή τιμή της σταθεράς διάσπασης υποδεικνύει την ισχυρή σύνδεση μεταξύ του φύλλου γραφενίου και της πρωτεΐνης λευκωματίνης ορού. Οι Sreekanth et al. διερεύνησαν τη μεταβολή της ευαισθησίας SPR μεταβάλλοντας το πάχος του χρυσού και τον αριθμό των στρωμάτων γραφενίου [99]. Η μεμβράνη χρυσού πάχους 45-nm παρουσιάζει τη μέγιστη ευαισθησία, η οποία βρέθηκε συγκρίσιμη με την ευαισθησία που επιτυγχάνεται με τη χρήση μόνο τεσσάρων στρωμάτων γραφενίου [99]. Έτσι, σε μειωμένα πάχη, η απόδοση του υποστρώματος SPR με βάση το γραφένιο μπορεί να ξεπεράσει το συμβατικό υπόστρωμα χρυσού. Η ερευνητική ομάδα Zhang παρασκεύασε ένα σύνθετο υλικό από οξείδιο του γραφενίου και νανοσωματίδια χρυσού μέσω των γνωστών μεθόδων Hammers και Offerman [100]. Η μικροσκοπία ατομικής δύναμης αναπτύχθηκε για την αξιολόγηση της ποιότητας του οξειδίου του γραφενίου και της διάταξής του με τα νανοσωματίδια χρυσού. Για την παρατήρηση της επίδρασης SPR της σύνθετης μεμβράνης χρυσού-οξειδίου του γραφενίου, η ανθρώπινη IgG λήφθηκε στην έρευνα ως αναλυτής-στόχος. Στον αισθητήρα SPR χρησιμοποιήθηκε διαμόρφωση μήκους κύματος για την παρατήρηση των αλληλεπιδράσεων σύνδεσης αντισώματος-αντιγόνου. Η σύνθετη μεμβράνη διακοσμήθηκε με αντι-ανθρώπινη IgG κατσίκας ως αντίσωμα σύλληψης. Το διάλυμα-στόχος που περιείχε ανθρώπινη IgG πέρασε στην επιφάνεια της σύνθετης μεμβράνης για να βρεθεί το όριο ανίχνευσης του συστήματος. Το όριο ανίχνευσης της μεμβράνης χρυσού-οξειδίου του γραφενίου ήταν τέσσερις φορές υψηλότερο από την καθαρή μεμβράνη χρυσού μόνη της. Οι Hu et al. λειτουργικοποίησαν τα φύλλα οξειδίου του γραφενίου με πολυδοπαμίνη μέσω οξειδωτικού πολυμερισμού σε αλκαλικό μέσο για την ανίχνευση βιοδεικτών στον ορό [101]. Ένα τσιπ SPR αναπτύχθηκε με την εναπόθεση χρυσού πάνω από το φιλμ για την περαιτέρω ενίσχυση της ευαισθησίας. Το όριο ανίχνευσης των 500 pg ml-1 αναφέρθηκε με καρκινοεμβρυϊκό αντιγόνο σε 10% ανθρώπινο ορό. Τα ευρήματα αυτά ενισχύουν ότι τα υποστρώματα SPR με βάση το γραφένιο θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για το σχεδιασμό και την ανάπτυξη συσκευών ευαισθησίας για την ανίχνευση του SARS-CoV-2 και άλλων ιών. Ειδικότερα, λόγω των συνεργιστικών επιδράσεων, τα υβριδικά υλικά με βάση τα νανοσωματίδια γραφενίου/GRMs-Au θα μπορούσαν να είναι πιο υποσχόμενα για τον σχεδιασμό διαγνωστικών συστημάτων και συσκευών με βάση το SPR.

Σχ. 9

Σχηματική απεικόνιση της βασικής έννοιας της επίδρασης SPR σε φύλλα γραφενίου.

Πηγαίνετε στο:

11. Συµπερασµατική παρατήρηση και µελλοντικές προοπτικές

Το γραφένιο και τα GRMs για εφαρμογές στον τομέα της υγειονομικής περίθαλψης είναι ένας από τους ταχύτερα αναπτυσσόμενους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας. Ειδικότερα, το γραφένιο και τα GRMs έχουν δείξει ότι υπόσχονται την καταπολέμηση των ιογενών ασθενειών μέσω της ανάπτυξης εξαιρετικών διαγνωστικών συσκευών και τον έλεγχο της εξάπλωσης των λοιμώξεων μέσω της ανάπτυξης διαφόρων εξαρτημάτων και επικαλύψεων. Σε αυτό το άρθρο, συγκεντρώσαμε τη βιβλιογραφία και συζητήσαμε τη χρήση του γραφενίου και των GRMs σε αντι-ιικές επικαλύψεις, προστατευτικά εξαρτήματα και διαγνωστικές συσκευές για την καταπολέμηση ασθενειών που προκαλούνται από ιούς, συμπεριλαμβανομένου του COVID-19. Συζητήσαμε λεπτομερώς διάφορες λειτουργικές ιδιότητες του γραφενίου, των GRMs και των σύνθετων υλικών τους. Συγκεκριμένα, το γραφένιο, τα GRMs και τα σύνθετά τους με μέταλλα και πολυμερή θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη (i) αντιμικροβιακών και αντιιικών επικαλύψεων για την πρόληψη της εξάπλωσης της μόλυνσης από επιφάνειες υψηλής επαφής, (ii) ηλεκτροχημικοί, FET, πιεζοηλεκτρικοί και βιοαισθητήρες βασισμένοι στην τεχνολογία CRISPR για πρώιμη, γρήγορη και ευαίσθητη διάγνωση ιών, συμπεριλαμβανομένου του SARS-CoV-2, (iii) διάφορα ΜΑΠ και άλλα συστήματα υγειονομικής περίθαλψης βασισμένα στην τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης, (iv) νανοαφροί με ελεγχόμενο και μικρότερο μέγεθος πόρων για βελτιωμένη μάσκα προσώπου, (v) υποστρώματα SPR για ευαίσθητη διάγνωση βιομορίων και ιών.

Ενώ το γραφένιο, τα GRM και τα σύνθετα υλικά τους έχουν δείξει εξαιρετικές λειτουργικές ιδιότητες για εφαρμογές υγειονομικής περίθαλψης, τα ιατρικά εξαρτήματα, οι συσκευές κ.λπ. δεν έχουν ακόμη προχωρήσει στο στάδιο των κλινικών δοκιμών. Αυτό υποδηλώνει ότι η πορεία του γραφενίου και των GRMs για εφαρμογές υγειονομικής περίθαλψης είναι ακόμη μακριά. Πράγματι, ένα από τα πιο κρίσιμα θέματα της τρέχουσας και μελλοντικής έρευνας για το γραφένιο και τα GRMs θα μπορούσε να είναι η προώθηση των εργασιών μέχρι το στάδιο των κλινικών δοκιμών και στη συνέχεια η ανάπτυξη προϊόντων όσον αφορά εμπορικές διαγνωστικές συσκευές, προστατευτικά εξαρτήματα, επιφανειακές επιστρώσεις κ.λπ. Είναι ενδιαφέρον ότι, ακόμη και στο παρόν σενάριο COVID-19, έχουν αναπτυχθεί πολλά προστατευτικά εξαρτήματα/εξαρτήματα με βάση το γραφένιο, όπως μάσκα προσώπου, τρισδιάστατα εκτυπωμένα εξαρτήματα, βιοαισθητήρες και επιφανειακές επιστρώσεις, και ορισμένες από αυτές τις τεχνολογίες αναμένεται να μετατραπούν σε εμπορικά προϊόντα στο εγγύς μέλλον. Συνολικά, ενώ η πορεία για το γραφένιο και τα GRMs μέχρι να φτάσουν στο επίπεδο των προϊόντων φαίνεται να είναι μακρά, ωστόσο, η πρόσφατη πρόοδος στην επιστήμη και την τεχνολογία αυτών των υλικών για ιατρικές εφαρμογές μπορεί να συμβάλει στην επίτευξη του στόχου της εμπορικής αξιοποίησης σύντομα.