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石墨烯是怎么檢測癌癥的呢?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年09月07日  

石墨烯,作為一種性能極佳的新材料,甚至被認為可以引領現代電子信息產業革命。作為對于全球創新智慧的觀察,我們一直很關注。但是,我們可能很好奇:石墨烯用于癌癥檢測,這又是怎么做到的呢?

從華為石墨烯基鋰電池聊起

最近,關于“華為推出石墨烯基鋰離子電池”的種種相關報道,其中不少具有夸張成分,夸大了石墨烯在鋰離子電池中的作用,有點捕風捉影的味道(這里就不一一列舉相關報道了,大家可以自己去調查分辨)。簡單說:石墨烯在這個應用場景中,主要起到提升鋰離子電池散熱效果的作用,并沒有其他明顯作用。但是無論如何,這些報道再次讓石墨烯這種性能優異、前景無限的新材料成為公眾關注的焦點。

石墨烯,具有由碳原子構成的蜂窩狀結構,只有一層原子的厚度,其導電、導熱、強度、穩定性都十分強大,被譽為“黑金”、“新材料之王“,對于整個產業的影響可能是顛覆性的。

那么,石墨烯具體可以做什么?之前,我發布的多篇文章有過相關介紹,這里簡單列舉一下一些應用例如:電子和半導體器件、柔性設備、光學設備、復合材料、油漆和涂層、傳感器和計量設備等等。

石墨烯可以用于檢測癌癥嗎?

伊利諾大學芝加哥分校的研究人員通過研究,給出了肯定答案。他們讓腦細胞和石墨烯發生相互作用,區分出活躍的癌細胞和普通細胞,有助于未來開發簡單無創的癌癥早期診斷工具。

伊利諾大學芝加哥分校化學工程系的副教授、研究領頭人VikasBerry與芝加哥大學醫學院的臨床外科助理教授AnkitMehta一起開展這項研究,這項研究發表在美國化學學會《應用材料與界面》雜志上。

為什么石墨烯可用于癌癥檢測?

對于這個問題,Berry的說法是:

“石墨烯系統能夠檢測與其相互作用的細胞活動級別。石墨烯是目前為止最薄的材料,對于其表面發生的情況十分敏感。”

這種納米材料由單層碳原子組成,呈現六角網狀結構,所有的原子共享位于表面自由移動的電子云。

石墨烯檢測癌癥機制是什么?

對此,Berry這么說:

“細胞和石墨烯交互,使得石墨烯中分布的電荷重新排列,這樣改變了原子振動的能量,這種變化可以被拉曼光譜儀檢測到。”

在石墨烯晶格中,原子振動的能量區別,取決于它發生交互的是一個正常細胞還是一個癌細胞,因為癌細胞極度活躍,容易導致其表面更高的負電荷,并且釋放更多的質子。

他說,“細胞周圍的電場,將石墨烯電子云中的電子推開。”這樣改變了碳原子的振動能量。振動能量的變化,可以通過拉曼成像技術準確地定位到,分辨率可達300納米,這樣可以用于描述一個細胞的活動。

正常細胞和癌細胞,分別和石墨烯進行交互作用,在拉曼成像下顯示出不同的活動程度。(圖片來源于:伊利諾大學芝加哥分校/VikasBerry)

實驗情況如何?

研究人員觀察經過培養的人類大腦細胞,對比正常的星形膠質細胞和癌變細胞(高度惡性腦腫瘤多形性成膠質細胞瘤)。目前,研究人員在小鼠的癌癥模型上進行研究,結果讓人感覺很有前途。

技術的前景和相關研究如何?

將來某個時間,研究人員將進行進一步的患者活體組織檢查。Berry說:

“一旦病人進行了腦部腫瘤手術,我們可以使用這種技術來觀察腫瘤是否復發。為了達到這個效果,我們需要可以和石墨烯互作用的細胞樣本,來觀察癌細胞是否還在。”

這項技術也致力于區分其他類型的細胞和細胞活動。對此,Berry這么說:

“我們能夠在細菌中使用這項技術,快速檢查菌株是革蘭氏陽性還是革蘭氏陰性。我們也可以用它檢測鐮形紅細胞。”

今年早些時候,Berry和其他的合作者,介紹了石墨烯中納米尺度的波紋,使得它在正交方向顯示出不同的導電性,對于電子學有一定用處。他們通過一連串的桿狀細菌對于石墨烯進行披蓋,使它起褶皺,然后真空收縮細菌。

Berry說:

“我們更早的研究和篩選,對其進行翻動。我們并不是將石墨烯放置在細胞上,而是將細胞放置在石墨烯上,研究石墨烯的原子振動。”

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