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拉曼成像技术助力石墨烯用于癌症的检测

日期:2017-02-06 17:11:27编辑作者:金沙

美国伊利诺伊大学芝加哥分校研究新成果,石墨烯可用于分辨普通细胞和癌细胞。石墨烯又称单原子层石墨,是碳原子的平面薄膜,是一种只有一个原子层厚度的准二维材料。在新型纳米材料中很受追捧。

  尽管石墨烯在生活中还未广泛应用,但科学家关于这项先进材料的研究探索从未止步。日前,有研究团队发现在细胞和石墨烯发生相互作用后,能够通过拉曼成像技术区分出活跃的癌细胞和普通的细胞,这使得石墨烯有望用于癌症的检测。

  上述研究来自美国伊利诺伊大学芝加哥分校(University of Illinois at Chicago,UIC)化学工程系的主任、副教授Vikas Berry以及该校临床神经外科系助理教授Ankit Mehta的研究团队。该研究团队的论文已于11月中旬在国际学术期刊Applied Materials & Interfaces(《应用材料与界面》)上,该学术期刊由美国化学学会主办。

  石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格排列,其表面所有的原子共享围绕在表面的电子云。

  Berry称,石墨烯是世界上已知的最薄的二维材料,其表面上发生任何的变化都会非常敏感。大多数动物细胞的表面带有静负电荷,糖蛋白上唾液酸的羧基是其带负电荷的主要原因。因为癌细胞比较活跃,其表面所带的负电荷密度会更高。

  当细胞和石墨烯发生相互作用时,使得石墨烯中分布的电荷重新排列,这样会改变原子振动的能量,而这种变化可以被拉曼光谱检测到。正常细胞和癌细胞在与石墨烯进行相互作用时,在石墨烯晶格中所产生的原子振动的能量并不同,所以在拉曼成像下会显示出不同的情况,由此可以辨别是否有癌细胞。

  Berry称,该技术目前还处在癌症小鼠的试验阶段,结果显示这种技术是非常有应用前景的,日后将会进一步利用人体的切片检查法来进行试验。同时,该技术还可用于区分其他类型的正常细胞和癌细胞。比如,使用这种技术还能够区分出健康细胞及胶质母细胞瘤细胞。胶质母细胞瘤是成年人中最常见并且最具侵袭性的一种恶性脑瘤,这种疾病具有生长快速且易于扩散的特点,只有30%的患者活到两年以上。

  Berry称:“一旦病人进行了脑部肿瘤手术,我们将可以使用这种技术来观察手术后,肿瘤是否复发。” 此外,这项技术也可以在细菌中使用这项技术,来快速检查菌中是革兰氏阳性还是革兰氏阴性。

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