我國科學家利用(yòng)全內反(fǎn)射下石(shí)墨烯對介質折射率異常敏感的光(guāng)學現象(xiàng),實現了超(chāo)靈敏單細胞實時流動(dòng)傳感。這一成果可以使癌細胞在形成之初即被精(jīng)確“光測”出來,精度可(kě)達數千分之(zhī)一,或將為癌症預防提供一條新途徑。
石(shí)墨烯是一種呈蜂(fēng)巢(cháo)狀排列的(de)單層碳原子結構,是目(mù)前已知的最(zuì)薄、最堅硬的納米材料。在全內反射(shè)這(zhè)種特殊(shū)的結構下,對於介(jiè)質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、劉智波領導(dǎo)的研(yán)究組發現,折(shé)射率的靈敏度與石墨烯的層數有極大關係,並且層數有一個最優值(zhí)。通(tōng)過與南開大學化學學(xué)院陳永勝課題組(zǔ)不斷控製石墨烯的(de)層數,最終製出厚度為8個納米的(de)石墨烯材(cái)料(liào),其(qí)折射率的靈敏度和分辨率達(dá)到最(zuì)高。這也是目前國際上現有(yǒu)報(bào)道的最高(gāo)水平。
記者在實驗室看到,實驗人員將製備出的(de)8納米厚石墨烯均勻鋪於一塊三棱鏡的一麵,緊貼石墨烯上方建有一條細胞通道。實驗時,一束光從棱鏡一麵射入,穿透石墨烯照射在細胞通道上,反射光從棱鏡另一麵射出。由於癌細胞的形態、大小、性質不同於正常細胞,導致它對(duì)反射光偏振(zhèn)態的影響也與(yǔ)正(zhèng)常(cháng)細胞大不相同。實(shí)驗人(rén)員(yuán)通過光電轉化,即可得到一份波(bō)形圖。如果細胞通道中存在癌細胞,則波(bō)形(xíng)圖(tú)上將會呈現出明顯的波峰。
現場實驗結果表明,即(jí)使(shǐ)數千個正常細胞中有一(yī)個發生了病變,這種“光測”方法都可以將(jiāng)其準(zhǔn)確識別出(chū)來。
“這種方法的優點就是(shì)可以對流動(dòng)細胞樣本(běn)進行快(kuài)速檢(jiǎn)測。如果未來投入應用,將大(dà)大提前癌細胞被發現的時間,為人們(men)預防癌症和早期幹預治療提供助益。”劉智波說。
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