石墨烯是怎么检测癌症的呢？

石墨烯，作为一种性能极佳的新材料，甚至被认为可以引领现代电子信息产业革命。作为对于全球创新智慧的观察，我们一直很关注。但是，我们可能很好奇：石墨烯用于癌症检测，这又是怎么做到的呢？

从华为石墨烯基锂电池聊起

最近，关于“华为推出石墨烯基锂离子电池”的种种相关报道，其中不少具有夸张成分，夸大了石墨烯在锂离子电池中的作用，有点捕风捉影的味道（这里就不一一列举相关报道了，大家可以自己去调查分辨）。简单说：石墨烯在这个应用场景中，主要起到提升锂离子电池散热效果的作用，并没有其他明显作用。但是无论如何，这些报道再次让石墨烯这种性能优异、前景无限的新材料成为公众关注的焦点。

石墨烯，具有由碳原子构成的蜂窝状结构，只有一层原子的厚度，其导电、导热、强度、稳定性都十分强大，被誉为“黑金”、“新材料之王“，对于整个产业的影响可能是颠覆性的。

那么，石墨烯具体可以做什么？之前，我发布的多篇文章有过相关介绍，这里简单列举一下一些应用例如：电子和半导体器件、柔性设备、光学设备、复合材料、油漆和涂层、传感器和计量设备等等。

石墨烯可以用于检测癌症吗？

伊利诺大学芝加哥分校的研究人员通过研究，给出了肯定答案。他们让脑细胞和石墨烯发生相互作用，区分出活跃的癌细胞和普通细胞，有助于未来开发简单无创的癌症早期诊断工具。

伊利诺大学芝加哥分校化学工程系的副教授、研究领头人VikasBerry与芝加哥大学医学院的临床外科助理教授AnkitMehta一起开展这项研究，这项研究发表在美国化学学会《应用材料与界面》杂志上。

为什么石墨烯可用于癌症检测？

对于这个问题，Berry的说法是：

“石墨烯系统能够检测与其相互作用的细胞活动级别。石墨烯是目前为止最薄的材料，对于其表面发生的情况十分敏感。”

这种纳米材料由单层碳原子组成，呈现六角网状结构，所有的原子共享位于表面自由移动的电子云。

石墨烯检测癌症机制是什么？

对此，Berry这么说：

“细胞和石墨烯交互，使得石墨烯中分布的电荷重新排列，这样改变了原子振动的能量，这种变化可以被拉曼光谱仪检测到。”

在石墨烯晶格中，原子振动的能量区别，取决于它发生交互的是一个正常细胞还是一个癌细胞，因为癌细胞极度活跃，容易导致其表面更高的负电荷，并且释放更多的质子。

他说，“细胞周围的电场，将石墨烯电子云中的电子推开。”这样改变了碳原子的振动能量。振动能量的变化，可以通过拉曼成像技术准确地定位到，分辨率可达300纳米，这样可以用于描述一个细胞的活动。

正常细胞和癌细胞，分别和石墨烯进行交互作用，在拉曼成像下显示出不同的活动程度。（图片来源于：伊利诺大学芝加哥分校/VikasBerry）

实验情况如何？

研究人员观察经过培养的人类大脑细胞，对比正常的星形胶质细胞和癌变细胞（高度恶性脑肿瘤多形性成胶质细胞瘤）。目前，研究人员在小鼠的癌症模型上进行研究，结果让人感觉很有前途。

技术的前景和相关研究如何？

将来某个时间，研究人员将进行进一步的患者活体组织检查。Berry说：

“一旦病人进行了脑部肿瘤手术，我们可以使用这种技术来观察肿瘤是否复发。为了达到这个效果，我们需要可以和石墨烯互作用的细胞样本，来观察癌细胞是否还在。”

这项技术也致力于区分其他类型的细胞和细胞活动。对此，Berry这么说：

“我们能够在细菌中使用这项技术，快速检查菌株是革兰氏阳性还是革兰氏阴性。我们也可以用它检测镰形红细胞。”

今年早些时候，Berry和其他的合作者，介绍了石墨烯中纳米尺度的波纹，使得它在正交方向显示出不同的导电性，对于电子学有一定用处。他们通过一连串的杆状细菌对于石墨烯进行披盖，使它起褶皱，然后真空收缩细菌。

Berry说：

“我们更早的研究和筛选，对其进行翻动。我们并不是将石墨烯放置在细胞上，而是将细胞放置在石墨烯上，研究石墨烯的原子振动。”