石墨烯是怎么檢測癌癥的呢？

石墨烯，作為一種性能極佳的新材料，甚至被認為可以引領(lǐng)現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)革命。作為對于全球創(chuàng)新智慧的觀察，我們一直很關(guān)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(guān)于“華為推出石墨烯基鋰離子電池”的種種相關(guān)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(guān)報道了，大家可以自己去調(diào)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(yōu)異、前景無限的新材料成為公眾關(guān)注的焦點。

石墨烯，具有由碳原子構(gòu)成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，只有一層原子的厚度，其導電、導熱、強度、穩(wěn)定性都十分強大，被譽為“黑金”、“新材料之王“，對于整個產(chǎn)業(yè)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(fā)布的多篇文章有過相關(guān)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(shè)備、光學設(shè)備、復合材料、油漆和涂層、傳感器和計量設(shè)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(fā)生相互作用，區(qū)分出活躍的癌細胞和普通細胞，有助于未來開發(fā)簡單無創(chuàng)的癌癥早期診斷工具。

伊利諾大學芝加哥分?；瘜W工程系的副教授、研究領(lǐng)頭人VikasBerry與芝加哥大學醫(yī)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(fā)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(tǒng)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(fā)生的情況十分敏感?！?br/>
這種納米材料由單層碳原子組成，呈現(xiàn)六角網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，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?！?br/>
在石墨烯晶格中，原子振動的能量區(qū)別，取決于它發(fā)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(zhì)子。

他說，“細胞周圍的電場，將石墨烯電子云中的電子推開?！边@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(shù)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(jīng)過培養(yǎng)的人類大腦細胞，對比正常的星形膠質(zhì)細胞和癌變細胞（高度惡性腦腫瘤多形性成膠質(zhì)細胞瘤）。目前，研究人員在小鼠的癌癥模型上進行研究，結(jié)果讓人感覺很有前途。

技術(shù)的前景和相關(guān)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(shù)，我們可以使用這種技術(shù)來觀察腫瘤是否復發(fā)。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?！?br/>
這項技術(shù)也致力于區(qū)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(shù)，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?！?br/>
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。”