用来回答一个基本问题，石墨烯纳米技术的新型传感器
宾夕法尼亚大学的物理学家发明了一种新型的石墨烯传感器，将来有一天它可以作为一种低成本的诊断系统来检测生物标志物分子，这些分子标志着疾病状态。
在与佩恩化学家合作，研究人员发表的论文在化学科学，他们使用这种传感器，首次直接回答一个基本的科学问题，在纳米技术的某一个特定的蛋白质保持其结构时，它装配在无机纳米颗粒。这个发现可能的医学应用了线。SMT贴片加工
领导这项研究的是景磊平，在物理系博士后研究员&；Penn艺术与学校天文；科学，物理学教授A.T. Charlie Johnson和Katherine Pulsipher，现在在化学系博士后。化学教授Ivan Dmochowski和Jeffery Saven，研究生Ramya Vishnubhotla、Jose Villegas和校友Tacey Hicks和Stephanie Honig也参与了这项研究。
这种独特的传感器，研究人员称之为石墨烯微电极，通过测量从液体样品流向石墨烯表面的电流来工作。研究人员发现，这种技术特别适用于更复杂的液体样品，如生物液体，通常含有大量的盐和蛋白质。
Dmochowski的小组一直在研究无机纳米颗粒与蛋白质的相互作用在过去的十年。特别是，研究人员一直在研究一种叫做铁蛋白的蛋白质，这种蛋白质以铁储存蛋白而著称。一种特殊的嗜热铁蛋白具有高盐组装和低盐分解的特殊特性。
“我们几年前发现了什么，”Dmochowski说，“我们可以把盐出方程和工作在低盐，蛋白质通常会被拆开，放在一个金纳米粒子的涂层，使其与铁蛋白溶液带电。纳米颗粒被蛋白质自发地包裹着，就像瓶子里的船。蛋白质包裹纳米颗粒并改变其在溶液中的性质。
无机纳米粒子被广泛认为是潜在的下一代诊断和治疗剂。然而，它们相互作用、蛋白质变性，周围形成纳米壳薄称为科罗娜啤酒。
“这不是我们的蛋白质会发生什么，”Dmochowski说。“它有24个不同的亚基聚集在一起来包裹纳米颗粒，我们多年来发现它保持了许多天然结构。”
但研究人员有一个悬而未决的问题。这种蛋白质的一个特征是有四个三角形的纳米孔。研究人员想知道当蛋白质聚集在金纳米粒子周围时，这些毛孔是否保持不变。约翰逊说，虽然有几种技术可以解决这个具有挑战性的成像问题，但它们往往更间接、更麻烦。
通过讨论与Dmochowski、平和约翰逊意识到他们可以利用这个新的石墨烯传感器来回答这个问题。
“我们试图思考不同的东西，我们可以做我们的传感器，”约翰逊说，“我们想出了一个主意，我们可以用它来了解一些关于这个生物材料。我们基本上汇集了我的小组在石墨烯电路和设备的工作与伊凡小组的工作，创造铁蛋白纳米粒子组装和新的突变类型的铁蛋白。
研究人员制造了一种不同类型的分子，他们知道它们没有孔隙，并将其与自然界中存在的有气孔的“野生型”相比较。他们测量了从溶液中流出的电流进入这个微电极。他们发现，在野生型中，电流通过金属粒子流动。当没有孔隙时，电流被“堵住”，无法通过金属颗粒流动。通过使用这种新技术，研究人员能够证明毛孔保持在野生型。
蛋白质包裹的金纳米颗粒进行研究，有望作为化学有用的构建模块，物理和药用，Dmochowski说。
蛋白质是有趣的纳米技术以及。在体内，铁蛋白围绕着一个小的铁粒子并将其运送到周围，但它可以被操纵以包裹其他粒子，使它们具有生物相容性。
“这项研究可能提供基本的构建块，然后结合多种类型的蛋白质纳米组件使设备，”Dmochowski说。“维持这些毛孔的事实是很重要的，因为它可以控制物种与金纳米粒子的直接相互作用。”
他说，应该有可能服用同样的铁蛋白外壳，而不是纳米粒子，将治疗性蛋白质放在体内，然后将铁蛋白交联。
“在这种情况下，它是保护另一种蛋白质，”他说，“然后你可以功能化的铁蛋白外，直接到地方它通常不会去身体。使用这些类型的铁蛋白支架可以提供治疗性纳米颗粒、蛋白质或其他货物。
约翰逊的小组正在努力寻找这种新型传感器在低成本先进诊断领域中的应用。在真实世界样本中进行高质量测量的一个真正挑战是，这些样本往往更为复杂。本文验证了它们的方法在这些复杂样本中的有效性。
约翰逊说：“这种传感器在盐溶液中效果很好，这是一个优势，我们已经发表了另一篇论文，我们证明了它可以在人体血清等溶液中发挥作用，相对而言，这是非常复杂的。我们的走向看作为一种新的、用于实际生物样品如血液传感器希望优越的。”
Dmochowski强调，这一研究是科学型，可以在宾州的紧凑的校园存在优质的基础科学研究的一个很好的例子，工程研究和医学研究，在一个或两个街区所有发生的。
“很多可以归结为具有清晰的观点而这些蛋白看起来像当他们聚集在纳米颗粒，”Dmochowski说。“我们已经研究了很长时间，而且在化学中经常发生这种情况，你必须想出新的方法来研究新的物质。在这种情况下，查利的小组有着完美的技术来看待这个问题。通过与物理的人交流，我们学到了很多东西，我想他们从我们身上学到了很多东西。它非常有协同作用，它帮助我们更深入地了解这些蛋白质在金表面的相互作用。