利用石墨烯對介質折射率“光測”癌細胞

　　我國科學家利用全內反射下石墨烯對介質折射率異常敏感的光學現象，實現了超靈敏單細胞實時流動傳感。這一成果可以使癌細胞在形成之初即被精確“光測”出來，精度可達數千分之一。這一成果的應用或將為癌癥預防提供一條新途徑。

　　石墨烯是一種呈蜂巢狀排列的單層碳原子結構，是目前已知的最薄、最堅硬的納米材料，具有優良的物理化學性能。在全內反射這種特殊的結構下，對于介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、劉智波領導的研究組發現，折射率的靈敏度與石墨烯的層數有極大關系，并且層數有一個最優值。通過與南開大學化學學院陳永勝課題組不斷控制石墨烯的層數，最終制出厚度為8個納米的石墨烯材料，其折射率的靈敏度和分辨率達到最高。這也是目前國際上現有報道的最高水平。

　　在此基礎上，課題組結合微流體技術和病變細胞的折射率差異，將這一超高的折射率靈敏度成功應用于單細胞傳感。

　　記者在實驗室看到，實驗人員將制備出的8納米厚石墨烯均勻鋪于一塊三棱鏡的一面，緊貼石墨烯上方建有一條細胞通道。實驗時，一束光從棱鏡一面射入，穿透石墨烯照射在細胞通道上，反射光從棱鏡另一面射出。由于癌細胞的形態、大小、性質不同于正常細胞，導致它對反射光偏振態的影響也與正常細胞大不相同。實驗人員通過光電轉化，即可得到一份波形圖。如果細胞通道中存在癌細胞，則波形圖上將會呈現出明顯的波峰。

　　現場實驗結果表明，即使數千個正常細胞中有一個發生了病變，這種“光測”方法都可以將其準確識別出來。

　　“這種方法的優點就是可以對流動細胞樣本進行快速檢測。如果未來投入應用，將大大提前癌細胞被發現的時間，為人們預防癌癥和早期干預治療提供助益。”劉智波說。

　　據了解，課題組相關論文已在國際納米科學技術領域權威刊物《納米通訊》上發表。