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制成石墨烯与动物心肌细胞人造突触

  由石墨烯和动物心肌细胞制成人工突触

  左:一维硅纳米线,二维石墨烯纳米单元传感器芯片集成示意图。右图:纳米传感器,用于实时检测细胞电生理信号。
\\ u0026>石墨烯作为一种新型的二维纳米材料,由于其独特的物理性质引起了人们的广泛关注。与其他结构相比,石墨烯具有非常高的导电性,导热性和优异的机械强度;石墨烯在作为单原子平面二维晶体的高灵敏度检测领域具有独特的优势。然而,目前对石墨烯与生物体之间的界面知之甚少。这一问题的研究对石墨烯在生物电子学中的应用具有重要意义。
\\ u0026>美国国家科学院石墨烯研究组和首个成功的人工突触心肌细胞纳米科学中心的研究小组和英国哈佛大学研究小组的利伯尔一起工作。研究人员首先通过纳米制造技术获得了高信噪比的石墨烯FET集成芯片,然后在芯片表面培养鸡胚胎心脏细胞。研究发现石墨烯与单个心肌细胞之间形成稳定的接触,实现了对细胞电生理信号的高灵敏度,无创检测。更重要的是,这项研究首次通过偏置栅极电位实现了相同石墨烯器件的n型和p型工作模式的转变,这又导致了细胞电生理学中相反极性的石墨烯电导信号充分证明了生物信号测量的生物学性质。此外,研究人员进一步比较了不同尺寸的石墨烯生物传感器,石墨烯和硅纳米线集成传感系统对相同心肌细胞的检测,为高度集成纳米传感器阵列的发展提供了理论指导和实验依据。
\\ u0026>这项工作建立了一个独特的研究体系,将一维和二维纳米材料与细胞相结合,这将为生物电子学研究带来新的机遇。相关研究成果发表在2010年3月的“纳米快报”上,得到了中国科学院院长和国家自然科学基金委的专项资助。 (来源:国家纳米科学中心)

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