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石墨烯助推生物醫(yī)學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展

2019-09-12 09:29

當(dāng)前，我國十分重視科技創(chuàng)新能力的提升。石墨烯作為科學(xué)界的“吉祥物”，其擁有的電學(xué)、力學(xué)、光學(xué)、熱性能和高比表面積等性能，應(yīng)用在人類生活的諸多領(lǐng)域，未來市場前景廣闊，被視為21世紀(jì)的“革命性材料”。

石墨烯作為傳感器材料，助推生物醫(yī)學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展

全球不少國家將石墨烯作為高科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點，尤其在高端應(yīng)用領(lǐng)域競爭激烈。縱觀石墨烯的發(fā)展演化趨勢，整個石墨烯產(chǎn)業(yè)仍處于技術(shù)成長期，且技術(shù)演化趨勢正由制備工藝向具體應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)變。

石墨烯具備的力學(xué)性能和生物相容性是作為增強填料能提高生物材料的力學(xué)性能。石墨烯應(yīng)用在傳感器領(lǐng)域是生物醫(yī)學(xué)的重點研究方向，也是新興醫(yī)療診斷的主要研究方向。

眾所周知，石墨烯具有獨特電學(xué)和機械性能的二維材料，僅有一個原子層厚的單層結(jié)構(gòu)晶片。其所具備的良好電子特性、表面靈敏度和選擇性成為傳感器應(yīng)用的理想選擇，包括用于人類的醫(yī)療診斷領(lǐng)域。

石墨烯作為傳感器材料，助推生物醫(yī)學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展

近期，國外科研陣列可以自動調(diào)節(jié)傳感器和組織之間微妙“接觸”水平，以避免因外部壓力而改變組織的生理條件，從而測量出高質(zhì)量的電信號。“電子芯片上的器官”技術(shù)有助于開發(fā)和評估用于疾病治療的藥人員開發(fā)出的“電子芯片上的器官”平臺，是利用生物電傳感器對心臟細(xì)胞的電生理學(xué)進行三維測量。科研人員將石墨烯傳感器制成的傳感器陣列固定在芯片表面，刻蝕出一個鍺金屬底層。移除這個底層后，生物傳感器陣列就可釋放并以桶形結(jié)構(gòu)從表面卷起。通過對卷起過程的力學(xué)分析精確控制傳感器的形狀，以確保傳感器與心臟組織之間的接觸。

科研人員通過石墨烯傳感器物功效，甚至可直接在人類組織上篩選藥物和毒素，而不是在動物組織上進行測試。

石墨烯的獨特性意味著它具有很大的應(yīng)用潛力，可廣泛用于各種傳感應(yīng)用。我們需要準(zhǔn)確了解材料的特征，能夠評估它在不同應(yīng)用中的制造和使用方式。通過這項研究，我們努力制定石墨烯的國際標(biāo)準(zhǔn)，將有助于揭開令人充滿期待的材料新應(yīng)用。