石墨烯又添新功能——癌細胞探測

材料牛注：自2004年石墨烯問世以來，其在各個領域發揮著重要作用。近期，芝加哥伊利諾斯大學（UIC）的研究人員發現石墨烯可以進行癌細胞的早期診斷。將石墨烯與大腦細胞相連接，這個神奇的二維碳材料就可以把活躍的癌細胞和正常細胞區分出來。

檢測原理

石墨烯是一種由單層的碳原子連接成六邊形的網眼狀結構的納米材料，所有的原子共用一個在表面自由移動的電子云。石墨烯是目前已知的所有材料中最薄的，對表面的變化十分敏感。

石墨烯檢測癌細胞的原理十分簡單，主要與其表面連接細胞的活躍程度有關。該項目的研究人員，UIC化學工程專業的副教授Vikas Berry解釋道：細胞與石墨烯的連接使石墨烯的原子重新排列，從而改變了原子間的振動能量。當連接癌細胞時，石墨烯晶格中的原子振動能與連接正常細胞是不同的。因為癌細胞過于活躍，使連接界面帶有大量的負電荷，釋放較多的原子核質子。

拉曼光譜分析是石墨烯研究中經常被使用的研究方法。石墨烯連接不同細胞后振動能量的改變也可以通過拉曼光譜檢測得到，從而區分單個細胞的活力。

通過石墨烯可以將正常的人腦的星形細胞和對應的癌變細胞相比較，該項技術已經在患癌的小白鼠上進行研究。Vikas Berry副教授表示：對小白鼠研究結果是非常成功的。很快我們就可以直接在病人的活體組織上進行試驗了。

技術應用

檢測癌細胞的存在只是一個最基本的功能。如果病人已經進行過腦瘤手術，可以利用該技術來檢測癌癥是否復發。我們只需要一個可以和石墨烯連接起來的細胞樣品，就可以知道癌細胞是否存在了。

此外，該技術還可以通過細胞的活躍度來區分細胞類型。例如，我們可以用攜帶有細菌的石墨烯來區分菌株是革蘭氏陽性還是革蘭氏陰性的。目前，該項研究成果已發表在期刊ACS Applied Materials & Interfaces。

其實，早在幾個月前，Vikas Berry副教授和他的合作者臨床醫學神經外科專業的助理教授Ankit Mehta早就發現了該項原理的另一個應用。通過將石墨烯纏繞在短棒狀細菌上，改變其原子振動能，在石墨烯上引入納米級波紋，讓它在不同方向上傳播，然后再真空吸走細菌。該研究對于電子設備的發展是非常有用的。

此次癌細胞探測的研究是將早期的研究工作反過來考慮，把細胞連接在石墨烯上，通過石墨烯原子振動能的改變來檢測細胞的不同。

原文鏈接：First use of graphene to detect cancer cells.

文獻鏈接：Cancer Cell Hyperactivity and Membrane Dipolarity Monitoring via Raman Mapping of Interfaced Graphene: Toward Non-Invasive Cancer Diagnostics.

本文由編輯部丁菲菲提供素材，陳靜編譯，點我加入材料人編輯部。

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