利用石墨烯无创检测癌症

不同的细胞与石墨烯之间有着不同的相互作用。

如图所示，正常细胞和癌症细胞分别与石墨烯产生相互作用，通过拉曼成像技术，可以分辨两种细胞的不同活性。

有甚么是石墨烯办不到的？检测癌症？不，石墨烯现在可以用于检测癌症了。

伊利诺伊大学芝加哥分校（Universityof Illinois at Chicago, UIC）的研究人员对石墨烯进行研究，通过脑细胞与石墨烯的相互作用，可以辨别出高度活跃的癌症细胞，从而实现癌症细胞与正常细胞的辨别。据此，研究人员提出，这类简单无创的石墨烯技术有望利用于初期癌症筛查。

Vikas Berry 副教授是 UIC 化学工程系主任，他与 UIC 医学院临床神经外科系 AnkitMehta 副教授展开合作，带领团队完成了这项研究。他说：“通过细胞与石墨烯的相互作用，这项技术能够检测出细胞的活性。”

“石墨烯是世界上已知的最薄材料，而且这类材料对其表面产生的任何变化都非常敏感。”Berry 解释道，“细胞与石墨烯产生相互作用，改变了石墨烯的电荷散布，进而改变了原子振动能量，拉曼光谱技术就能够检测到这类能量的变化。”石墨烯是由单层碳原子构成的蜂窝状2维纳米材料，电子可以在石墨烯表面自由移动，由所有原子同享。Berry 所提到的拉曼光谱则是研究石墨烯的经常使用技术，效果非常强大。

Berry 说，高度活跃的癌症细胞能够让石墨烯表面的负电荷增大更多，释放出更多的质子。因此，癌症细胞对石墨烯晶格原子振动能量的影响程度不同于正常细胞。

他说：“细胞周围的电场会对石墨烯的电子产生排挤作用。”这类排挤作用会致使碳原子振动能量的改变，用分辨率为 300 纳米的拉曼成像技术可以准确检测出这类振动能量的改变，进而，也就可以对单个细胞的活性进行表征。

这项研究发表在了期刊《美国化学学会利用材料与表面》（ACS Applied Materials & Interfaces）上。文章选取培养了人体脑细胞，比较了正常星形胶质细胞与多形性成胶质细胞瘤之间的区分（多形性胶质细胞瘤，glioblastoma multiforme，GBM，是星形细胞肿瘤中恶性程度最高的胶质瘤）。Berry 表示，研究人员正在用小鼠癌症模型研究这项检测技术，而且已取得了“非常有前景”的实验结果。随着研究进1步深入，研究人员会在病人身上进行活体检测实验。

他说：“在脑癌患者接受手术以后，我们能用这项石墨烯技术来检测癌症是不是复发。我们需要1份细胞样品，使之与石墨烯相互作用，接着，我们就可以视察到癌细胞是不是依然存在了。”

另外，该技术也可用于辨别其他类型的细胞、或其他活性不同的细胞。Berry 补充说：“石墨烯也能够用于辨别革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌（以革兰氏染色法辨别的两大类细菌），或用于检测镰状细胞（镰状细胞病是1种遗传性血液病，因红细胞呈镰刀状而得名）。”

几个月前，Berry 等人将石墨烯滴至棒状细菌之上，再对细菌进行真空收缩处理，在石墨烯上引入了纳米级的波纹。由此制备出的石墨烯在不同垂直方向上具有不同的导电性，可利用于电子器件领域。

Berry 说：“我们把早先的工作翻转了1下。早先，我们是把石墨烯放到细胞上，在这次的工作中，我们则是把细胞放到石墨烯上，再来研究石墨烯原子振动。”