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Sustainable Development Goals
03 Saúde e Bem-Estar09 Indústria, inovação e infraestrutura
17 Parcerias e meios de implementação
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ULTRAFAST AND HIGHLY SENSITIVE DETECTION OF SARS-COV-2 SPIKE PROTEIN BY FIELD-EFFECT TRANSISTOR GRAPHENE-BASED BIOSENSORS
Author
Affilliation
Universidade Federal de Minas Gerais. Departamento de Física. Belo Horizonte, MG, Brazil / Technical University of Denmark. DTU Physics. Kongens Lyngby, Denmark.
Universidade Federal de Minas Gerais. Departamento de Física. Belo Horizonte, MG, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Departamento de Física. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Departamento de Física. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Departamento de Física. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Departamento de Física. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Departamento de Física. Belo Horizonte, MG, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Departamento de Física. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Departamento de Física. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Departamento de Física. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto René Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Departamento de Física. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Abstract
The severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), etiological agent for the coronavirus disease 2019 (COVID-19), has resulted in over 775 million global infections. Early diagnosis remains pivotal for effective epidemiological surveillance despite the availability of vaccines. Antigen-based assays are advantageous for early COVID-19 detection due to their simplicity, cost-effectiveness, and suitability for point-of-care testing (PoCT). This study introduces a graphene field-effect transistor-based biosensor designed for high sensitivity and rapid response to the SARS-CoV-2 spike protein. By functionalizing graphene with monoclonal antibodies and applying short-duration gate voltage pulses, we achieve selective detection of the viral spike protein in human serum within 100 µs and at concentrations as low as 1 fg ml−1, equivalent to 8 antigen molecules per µl of blood. Furthermore, the biosensor estimates spike protein concentrations in serum from COVID-19 patients. Our platform demonstrates potential for next-generation PoCT antigen assays, promising fast and sensitive diagnostics for COVID-19 and other infectious diseases.
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