关键词：石墨烯；癌细胞；检测；拉曼成像；

撰文

BillBurton

翻译

王舟

有什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（UniversityofIllinoisatChicago,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区分。据此，研究人员提出，这种简单无创的石墨烯技术有望应用于早期癌症筛查。

VikasBerry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副教授开展合作，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，而且这种材料对其表面发生的任何变化都非常敏感。”Berry解释道，“细胞与石墨烯发生相互作用，改变了石墨烯的电荷分布，进而改变了原子振动能量，拉曼光谱技术就可以检测到这种能量的变化。”石墨烯是由单层碳原子构成的蜂窝状二维纳米材料，电子可以在石墨烯表面自由移动，由所有原子共享。Berry所提到的拉曼光谱则是研究石墨烯的常用技术，效果非常强大。

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

（图片来源：UIC/VikasBerry）

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斥作用。”这种排斥作用会导致碳原子振动能量的改变，用分辨率为纳米的拉曼成像技术可以准确检测出这种振动能量的改变，进而，也就能对单个细胞的活性进行表征。

这项研究发表在了期刊《美国化学学会应用材料与表面》（ACSAppliedMaterialsInterfaces）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别（多形性胶质细胞瘤，glioblastomamultiforme，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，而且已经获得了“非常有前景”的实验结果。随着研究进一步深入，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之后，我们能用这项石墨烯技术来检测癌症是否复发。我们需要一份细胞样品，使之与石墨烯相互作用，接着，我们就能观察到癌细胞是否仍然存在了。”

此外，该技术也可用于区分其他类型的细胞、或其他活性不同的细胞。Berry补充说：“石墨烯也可以用于区分革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌（以革兰氏染色法区分的两大类细菌），或者用于检测镰状细胞（镰状细胞病是一种遗传性血液病，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，可应用于电子器件领域。

Berry说：“我们把早先的工作翻转了一下。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。”

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