科学家打造出能对跳动心脏电场成像的“石墨烯相机”

据外媒报导，来自加州大学伯克利分校(UC Berkeley)的科学家展现了石墨烯的另一种用处，即将其作为一种先进传感器的根底从而让来自活细胞和安排的电信号完成成像。据悉，该团队的“石墨烯相机”被用来记载跳动的心脏的电活动，当触及到大脑时，其还能够拓荒出新的感知才能。

石墨烯是一种二维的碳薄片，其能丈量出单个原子的厚度，而且它令人难以置信的特性列表还现已抓获了来自广泛研讨范畴的科学家们的想象力。这些特性包含显着的厚度、高导热性和导电性及作为最强人工资料的方位。

加州大学伯克利分校的科学家们经过跟斯坦福大学的化学家们协作探究了这种资料将怎么引领一种新式先进医疗传感器的或许性。据了解，这项作业建立在之前的研讨根底上，之前的研讨标明电场能够影响一片石墨烯反射或吸收光线的办法，该团队经过在跳动的鸡胚胎心脏上放置约1平方厘米的石墨烯来探究这一问题。

“当细胞缩短时，它们宣布动作电位，从而在细胞外发生一个小电场，”这项研讨的论文作者Halleh Balch解说称，“因为细胞下方石墨烯的吸收被改变了，所以咱们将看到从大面积石墨烯的那个方位反射回来的光量发生了改变。”

不过这项技能需求一些调整。开始，因为跳动的心肌细胞发生的电场太小，这使得对石墨烯的反射率不足以发生显着的影响。为此，该团队在其下方添加了一个薄波导来扩大它，该波导跟输入的激光一同作业，在脱离设备之前，激光经过棱镜发射将对石墨烯进行了约100次的反射。

“一种考虑办法是当光线经过这个小腔时，从石墨烯上反射的次数越多石墨烯的反响发生的光效应越多，这使得咱们对电场和微伏电压具有十分十分高的灵敏度，”Balch表明。

研讨团队能够运用这种“石墨烯相机”来研讨心肌细胞以实时丈量仅10微米宽的心肌细胞并发生它们经过跳动发生的弱小电场的光学图画。虽然电极和化学染料能够用来丈量细胞的电活动，但它们只能在一个特定的方位进行，而薄片能够丈量整个安排区域的电压。该团队想象经过记载细胞的电信号并与此一起对染色安排进行成像将这些传感技能结合起来。

该研讨的论文榜首作者、来自斯坦福大学的Allister mcGuire表明：“你能够轻松地对一个样本的整个区域进行成像，这在触及各种细胞类型的神经网络的研讨中特别有用。假如你有一个荧光符号的细胞体系，那么你或许只能针对特定类型的神经元。咱们的体系能够让你以十分高的完整性捕获一切神经元及其支撑细胞的电活动，这或许会真实影响到人们进行这些网络水平研讨的办法。”

这种被称为“石墨烯相机”或耦合波导扩大石墨烯电场(CAGE)传感器能够在临床试验之前用于测验心肌上的候选药物。经过给鸡胚胎打针按捺肌肉蛋白质的药物使心脏中止跳动并一起让团队观察到它对电场没有影响证明了这一点。

别的，该设备还或许为直接感知大脑拓荒新的或许性。现在，虽然只能在几百个当地进行，但电极阵列可被用来研讨脑细胞的电活动。强石墨烯薄片能够放置在外表以取得更广泛的接连电活动的图画。

“这个项目让我感到惊奇的一件事是，电场介导化学相互作用、介导生物物理相互作用--它们介导自然界的各种进程--但咱们从未丈量过它们。咱们丈量电流、咱们丈量电压。而对电场进行实践成像的才能让你看到了一种你曾经很少看到的形状，”Balch说道。

相关研讨报告已宣布在《Nano Letters》上。