Caffese non è un medico ma è un progettista energetico che conosce bene i tessuti e il grafene.Chiede di valutare questo progetto di tessuto indossabile anticovid-19. Parole chiave: COVID-19, grafene, sensori, tessuto La malattia da coronavirus (COVID-19) è una malattia infettiva scoperta di recente causata dalla sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Il grafene è un materiale emergente grazie alle sue straordinarie prestazioni nel campo dell'elettronica e dei tessuti antimicrobici. Particolare attenzione dedicata ai materiali a base di ossido di grafene per via del suo rapporto superficie / volume è molto elevato che rende facile attaccare biomolecole per semplice adsorbimento o reticolazione tra i gruppi reattivi e la superficie del grafene. In risposta alla pandemia COVID-19, abbiamo riassunto i recenti sviluppi del grafene e dei suoi derivati ​​con possibile rilevamento di virus e applicazioni tessili. Inoltre, i sensori di deformazione al grafene possono essere eseguiti su tessuti ad alte prestazioni e screening dell'efficacia dei farmaci ad alto rendimento. introduzione La diffusione della malattia da coronavirus (COVID-19) è diventata un problema di salute pubblica globale in tutto il mondo. L'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) ha dichiarato che COVID-19 è ampiamente infettivo e patogeno causato dalla sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2) [1] , [2] . Molti ricercatori hanno studiato vaccini e prodotti protettivi per l'assistenza sanitaria pubblica. COVID-19 è formato da particelle di involucro sferico che racchiudono RNA a senso positivo a filamento singolo associato a una nucleoproteina all'interno di un capside costituito da proteina di matrice come mostrato. Il grafene svolge un ruolo importante nel campo dei progetti medici ed elettronici grazie al suo potenziale ruolo di efficace capacità antibatterica e di rilevamento [5] . Negli ultimi decenni, i nanomateriali a base di grafene sono i materiali più attraenti per la progettazione di biosensori grazie alla sua elevata affinità, convenienza e facilità di fabbricazione [6] . L'ossido di grafene (GO) può essere convertito in GO ridotto (rGO) dopo aver rimosso i gruppi di ossigeno mediante agente riducente per ottenere materiali con proprietà molto vicine al grafene. Rispetto alla superficie piastrinica della grafite, sono stati osservati fiocchi rugosi, stratificati e fogli sottili accartocciati sulle superfici di GO e rGO, rispettivamente [7] , [8] . Essendo un singolo strato sp 2atomi di carbonio ibridati; il grafene ha un elevato rapporto tra superficie specifica e volume [9] , [10] . Grazie a questa caratteristica unica, può facilmente rilevare una singola biomolecola quando viene a contatto con la superficie del grafene. Questo livello di sensibilità è dovuto ai cambiamenti nella resistenza elettrica, che rendono questi materiali perfetti su scala nanometrica sia sensori sia dispositivi impiantabili [11] . L'assorbimento ottico di uno strato di carbonio spesso un atomo è di circa il 2,3%, che è 50 volte superiore a quello dell'arseniuro di gallio (GaAs) dello stesso spessore [12], questa proprietà è molto essenziale per rendere un oggetto libero da microrganismi vivi. La presenza di gruppi ossigeno nel GO lo rende di natura idrofila rispetto al grafene e al rGO. Inoltre, questi gruppi forniscono siti attivi per l'adsorbimento o la funzionalizzazione con enzimi, proteine ​​e acidi nucleici. Quindi, possiamo pensare che come l'esplorazione del grafene possa prendere parte contro COVID-19. Si è esposto che il grafene ed i suoi derivati ​​hanno una buona integrità superficiale per catturare i virus [13] , [14] . La maggior parte dei ricercatori correlati alla malattia si è concentrata sul progresso dei sensori di grafene, ma gli effetti sui virus sono stati meno caratterizzati. È stato dimostrato che il GO coniugato con l'anticorpo può rilevare prontamente il virus mirato e può essere accoppiato a proprietà elettroniche dei nanomateriali per l'amplificazione del segnale [15] . Questo può aiutare nello screening di una vasta popolazione e anche per il progresso dei sensori ambientali a basso costo. Sensori di grafene per rilevare virus Molti ricercatori stanno lavorando per sviluppare un sensore a base di grafene per il rilevamento del virus da combattimento COVID-19. Negli ultimi anni, numerosi ricercatori hanno dimostrato che i sensori di grafene sono in grado di rilevare e testare avanzati come frequenza respiratoria, glicemia e pressione, temperatura corporea in tempo reale, piccole molecole e interazioni proteiche e rilevamento di virus così come il rilevamento degli allergeni [16]. Recentemente, un gruppo di ricercatori nella Repubblica della Corea del Sud ha sviluppato con successo un biosensore basato su transistor che rileva SARS-CoV-2. Il biosensore è stato fabbricato da fogli di grafene rivestiti di transistor ad effetto di campo (FET) con un anticorpo specifico contro la proteina spike SARS-CoV-2. Hanno riferito che l'aggiunta di SARS-CoV-2 o proteina virale sulla superficie del grafene, il sensore rileva un cambiamento nella corrente elettrica [17] . Il grafene e il grafene funzionalizzato sono più compatibili con diverse biomolecole come DNA, anticorpi, enzimi e cellule [18] . Queste biomolecole sono state incorporate sulla superficie più ampia del grafene per lo sviluppo di biosensori (Fig. 2 ). In una recente ricerca, è stato riportato che il grafene ha nanostrutture uniche che possono essere utilizzate come nanodispositivi per il sequenziamento del DNA [19] , [20] . È stato riferito che l'accartocciamento nel grafene rende il biosensore più sensibile al DNA creando un punto caldo elettrico. Questo sensore potrebbe rilevare molecole a concentrazione ultra bassa sulla base dei marker di malattia, che è importante per la diagnosi precoce [21] , [22] . Il composito GO funzionalizzato con curcumina ha mostrato una grande biocompatibilità con le cellule ospiti e un'inibizione altamente efficiente per l'infezione da virus respiratorio sinciziale (RSV) [23] . Questo composito è stato utilizzato anche nell'imaging biologico a causa della sua bassa citotossicità, migliore fotostabilità e eccezionale capacità di targeting del tumore [24] . Bugli et al. [25]riferito sull'applicabilità dei compositi GO-curcumina come antibiotico resistente allo Stayphylococcus aureus resistente alla meticillina. È stato proposto un biosensore elettrochimico a base di polimero di grafene per rilevare il virus della dengue allo stadio iniziale (DENV) e lo screening degli anticorpi. Le superfici del polimero GO sono state funzionalizzate dal componente DENV utilizzando un processo di autoassemblaggio che rende la superficie del polimero più selettiva e sensibile al virus [26] . Omar et al. [27] ha sviluppato un –NH 2sensore ottico basato su GO funzionalizzato per la proteina E DENV. Hanno esplorato il comportamento di rilevamento per l'identificazione di anticorpi monoclonali contro il DENV. In un altro lavoro, gli anticorpi monoclonali immobilizzati sono stati collegati in modo covalente con il grafene per rilevare il virus Zika. Il biosensore a effetto di campo a basso costo (FEB) con anti-Zika NS1 può rilevare la malattia allo stadio iniziale nella presunta infezione da Zika [28] . È stato dimostrato che i nanocompositi rGO decorati con nanoparticelle d'oro possono essere utilizzati come superficie funzionalizzata per l'antigene per rilevare l'esistenza dell'antigene core del virus dell'epatite B [30] . Allo stesso modo, è stato proposto un nanocomposito di rame-rGO magnetico assistito da DNA per rilevare la presenza del virus dell'epatite C. Questa rilevazione ultrasensibile del virus è stata ottenuta tramite la risposta del segnale elettrochimico degli ioni rame catalizzati dall'ossidazione della o-fenilendiammina [31] . Un immunosensore elettrochimico è stato fabbricato utilizzando scaglie di rGO termicamente derivate da shaellac per la rilevazione del virus influenzale H1N1. Questi sensori termicamente basati su rGO utilizzati per fabbricare una varietà di immunosensori e hanno un'elevata stabilità e riproducibilità [32]. In un altro lavoro, il dosaggio immunologico di tipo sandwich basato su nanoparticelle d'argento grafene-chitosano nanocompositi è stato progettato per quantificare il virus dell'influenza aviaria H7 (AIV H7) [33] . Tessuto in grafene per la protezione contro i virus Il grafene, un nuovo 2D e nanomateriali avanzati può combattere il COVID-19 sviluppando dispositivi di protezione di alta qualità come abiti, guanti e maschere per il viso per i guerrieri corona. A partire da ora, diversi team stanno sfruttando le proprietà antistatiche, antimicrobiche ed elettricamente conduttive del grafene per fabbricare dispositivi di protezione che possono essere lavabili e riutilizzati. Tang et al. [34] tessuto di cotone fabbricato con la dispersione di nanofogli di ossido di grafene rivestito (GO) sulla superficie del tessuto tramite metodo di deposizione per filtrazione sotto vuoto (Fig. 3 ). Inoltre, il tessuto ottenuto è stato assemblato con polianilina (PANI) mediante il processo di polimerizzazione chimica in situ. I risultati hanno mostrato che la protezione dalle radiazioni UV ultra-forte e una maggiore conducibilità elettrica rispetto al cotone di controllo. Hanno anche riferito che il tessuto di cotone funziona in modo efficiente dopo 10 volte il lavaggio con acqua senza perdere alcuna proprietà. Nel settore sanitario, i tessuti conduttivi vengono utilizzati per scopi clinici. Il grafene può agire da filtro tra il corpo e l'ambiente esterno per garantire la temperatura ideale per chi lo indossa. In notizie recenti, è stato riferito che l'inchiostro per compositi a base di grafene virucida può essere incorporato nel tessuto della maschera facciale e altri DPI per una migliore protezione. Pochi test sono già stati condotti per verificare che l'inchiostro a base di GO funzionalizzato con nanoparticelle Ag uccida il SARS-CoV-2. L'integrazione della famiglia di materiali in grafene è stata un passo ragionevole per ottenere non solo tessuti conduttivi ma anche indossabili multifunzionali [35] .Fig. 4 mostra le proprietà multifunzionali degli indumenti protettivi modificati con grafene. Kowalczyk et al. [36] hanno utilizzato il metodo sol-gel per tessuti di cotone modificati mediante rivestimenti xerogel contenenti 0,5-1,5% in peso di grafene e rGO. Hanno ottenuto le migliori proprietà antistatiche con una maggiore conduttività del tessuto dovuta all'appiattimento e levigatura delle scaglie di grafene. In un'altra ricerca, tessuti di cotone rivestiti con N-alamina modificata GO sono stati fabbricati tramite il metodo convenzionale di asciugatura per immersione. Inoltre, i tessuti ottenuti sono stati ridotti in situ trattando con acido L-ascorbico [37] . Hu et al. [38] hanno sviluppato ioni impiantati su tessuto di cotone a base di GO mediante reticolazione indotta da radiazioni sotto microonde e bombardamento con diverse dosi di Fe +3ioni. Il bombardamento ionico ha creato una struttura idromassaggio sul cotone GO, che ne ha ulteriormente aumentato la durata al lavaggio e l'attività antibatterica. Un tampone tessile in poliviscosa di grado medico è stato formato mediante impregnazione di nanocomposito rGO decorato con nanoparticelle di Ag attraverso un processo di immersione in soluzione chimica umida. È stato anche riferito che l'RGO aumenta la stabilità delle nanoparticelle di Ag su substrati di tessuto tessile che ha migliorato le capacità di riutilizzo del risciacquo e le proprietà antimicrobiche [40] . Molte aziende hanno affermato che il grafene può essere utilizzato per realizzare guanti, maschere e camici per il personale medico. Le applicazioni LIGC hanno sviluppato una maschera facciale Guardian G-Volt basata sulla filtrazione del grafene che può essere auto-sterilizzante, uccidere virus e riutilizzabile. Rispetto a una maschera facciale N95, G-Volt è efficace per il 99% contro i virus di 0,3 µm [41] . Zhao et al. [42]ha condotto un esperimento di irritazione cutanea per valutare la sicurezza del tessuto di cotone modificato GO. Non hanno trovato alcuna prova di irritazione dal test. Conclusione e prospettive future Il grafene e i suoi derivati ​​(GO e rGO) hanno molte applicazioni diverse. L'OMS aggiorna regolarmente la necessità di DPI per i guerrieri sanitari in prima linea e maschera facciale rivestita di grafene per l'autoprotezione e altri dalla diffusione di COVID-19. I tessuti a base di grafene per il filtraggio e per il rilevamento dell'esposizione epidemiologica sono possibili complici dei sistemi sanitari contro la diffusione dell'epidemia. Inoltre, i sensori di grafene sono stati efficacemente dimostrati per lo screening dei farmaci e per la diagnostica ad alto rendimento. In risposta alla pandemia mondiale di COVID-19, abbiamo brevemente informato il recente sviluppo del grafene nel rilevamento dei virus e nell'abbigliamento protettivo. Allo stesso modo, sono necessari ulteriori progressi e ricerche contro la diagnosi e il trattamento della SARS-CoV-2. Quindi, possiamo dire che il grafene può avere un ruolo di primo piano contro COVID-19.