中國粉體網(wǎng)5月29日訊 我國科學家利用全內(nèi)反射下石墨烯對介質(zhì)折射率異常敏感的光學現(xiàn)象，實現(xiàn)了超靈敏單細胞實時流動傳感。這一成果可以使癌細胞在形成之初即被精確“光測”出來，精度可達數(shù)千分之一。這一成果的應(yīng)用或?qū)榘┌Y預(yù)防提供一條新途徑。
石墨烯是一種呈蜂巢狀排列的單層碳原子結(jié)構(gòu)，是目前已知的最薄、最堅硬的納米材料，具有優(yōu)良的物理化學性能。在全內(nèi)反射這種特殊的結(jié)構(gòu)下，對于介質(zhì)折射率異常靈敏是石墨烯材料的重要特性之一。
南開大學物理學院田建國、劉智波領(lǐng)導(dǎo)的研究組發(fā)現(xiàn)，折射率的靈敏度與石墨烯的層數(shù)有極大關(guān)系，并且層數(shù)有一個最優(yōu)值。通過與南開大學化學學院陳永勝課題組不斷控制石墨烯的層數(shù)，最終制出厚度為8個納米的石墨烯材料，其折射率的靈敏度和分辨率達到最高。這也是目前國際上現(xiàn)有報道的最高水平。
在此基礎(chǔ)上，課題組結(jié)合微流體技術(shù)和病變細胞的折射率差異，將這一超高的折射率靈敏度成功應(yīng)用于單細胞傳感。
記者在實驗室看到，實驗人員將制備出的8納米厚石墨烯均勻鋪于一塊三棱鏡的一面，緊貼石墨烯上方建有一條細胞通道。實驗時，一束光從棱鏡一面射入，穿透石墨烯照射在細胞通道上，反射光從棱鏡另一面射出。由于癌細胞的形態(tài)、大小、性質(zhì)不同于正常細胞，導(dǎo)致它對反射光偏振態(tài)的影響也與正常細胞大不相同。實驗人員通過光電轉(zhuǎn)化，即可得到一份波形圖。如果細胞通道中存在癌細胞，則波形圖上將會呈現(xiàn)出明顯的波峰。
現(xiàn)場實驗結(jié)果表明，即使數(shù)千個正常細胞中有一個發(fā)生了病變，這種“光測”方法都可以將其準確識別出來。
“這種方法的優(yōu)點就是可以對流動細胞樣本進行快速檢測。如果未來投入應(yīng)用，將大大提前癌細胞被發(fā)現(xiàn)的時間，為人們預(yù)防癌癥和早期干預(yù)治療提供助益�！眲⒅遣ㄕf。
據(jù)了解，課題組相關(guān)論文已在國際納米科學技術(shù)領(lǐng)域權(quán)威刊物《納米通訊》上發(fā)表。
石墨烯是一種呈蜂巢狀排列的單層碳原子結(jié)構(gòu)，是目前已知的最薄、最堅硬的納米材料，具有優(yōu)良的物理化學性能。在全內(nèi)反射這種特殊的結(jié)構(gòu)下，對于介質(zhì)折射率異常靈敏是石墨烯材料的重要特性之一。
南開大學物理學院田建國、劉智波領(lǐng)導(dǎo)的研究組發(fā)現(xiàn)，折射率的靈敏度與石墨烯的層數(shù)有極大關(guān)系，并且層數(shù)有一個最優(yōu)值。通過與南開大學化學學院陳永勝課題組不斷控制石墨烯的層數(shù)，最終制出厚度為8個納米的石墨烯材料，其折射率的靈敏度和分辨率達到最高。這也是目前國際上現(xiàn)有報道的最高水平。
在此基礎(chǔ)上，課題組結(jié)合微流體技術(shù)和病變細胞的折射率差異，將這一超高的折射率靈敏度成功應(yīng)用于單細胞傳感。
記者在實驗室看到，實驗人員將制備出的8納米厚石墨烯均勻鋪于一塊三棱鏡的一面，緊貼石墨烯上方建有一條細胞通道。實驗時，一束光從棱鏡一面射入，穿透石墨烯照射在細胞通道上，反射光從棱鏡另一面射出。由于癌細胞的形態(tài)、大小、性質(zhì)不同于正常細胞，導(dǎo)致它對反射光偏振態(tài)的影響也與正常細胞大不相同。實驗人員通過光電轉(zhuǎn)化，即可得到一份波形圖。如果細胞通道中存在癌細胞，則波形圖上將會呈現(xiàn)出明顯的波峰。
現(xiàn)場實驗結(jié)果表明，即使數(shù)千個正常細胞中有一個發(fā)生了病變，這種“光測”方法都可以將其準確識別出來。
“這種方法的優(yōu)點就是可以對流動細胞樣本進行快速檢測。如果未來投入應(yīng)用，將大大提前癌細胞被發(fā)現(xiàn)的時間，為人們預(yù)防癌癥和早期干預(yù)治療提供助益�！眲⒅遣ㄕf。
據(jù)了解，課題組相關(guān)論文已在國際納米科學技術(shù)領(lǐng)域權(quán)威刊物《納米通訊》上發(fā)表。
