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石墨烯可以捕捉心脏跳动的实时电活动

导读湾区科学家捕捉到心脏跳动的实时电活动,使用一片石墨烯记录了心脏肌肉细胞有节奏地放电产生的微弱电场的光学图像——几乎就像一台摄像机

湾区科学家捕捉到心脏跳动的实时电活动,使用一片石墨烯记录了心脏肌肉细胞有节奏地放电产生的微弱电场的光学图像——几乎就像一台摄像机.

石墨烯相机代表了一种新型传感器,可用于研究产生电压的细胞和组织,包括神经元组或心肌细胞。迄今为止,电极或化学染料已被用于测量这些细胞中的电激发。但电极和染料仅测量一点电压;石墨烯片在它接触的所有组织上连续测量电压。

这一进展于上周在线发表在Nano Letters 杂志上,来自加州大学伯克利分校的两个量子物理学家团队和斯坦福大学的物理化学家之间的合作。

“因为我们将所有细胞同时成像到相机上,所以我们不必扫描,也不需要点测量。我们可以同时对整个细胞网络进行成像,”Haleh Balch 说,该论文的三位第一作者和最近的博士学位。加州大学伯克利分校物理系获得者。

虽然石墨烯传感器无需用染料或示踪剂标记细胞即可工作,但它可以很容易地与标准显微镜结合使用,以对荧光标记的神经或肌肉组织进行成像,同时记录细胞用于交流的电信号。

该研究的另一位第一作者 Allister McGuire 说:“您可以轻松地对样本的整个区域进行成像,这对于研究涉及各种细胞类型的神经网络尤其有用,他最近获得了博士学位。 .D.来自斯坦福和。“如果你有一个荧光标记的细胞系统,你可能只针对某种类型的神经元。我们的系统将允许你以非常高的完整性捕获所有神经元及其支持细胞的电活动,这可能会真正影响人们的方式做这些网络层面的研究。”

石墨烯是一种单原子厚的碳原子片,以二维六边形图案排列,让人联想到蜂窝。几十年来,二维结构因其独特的电学特性和鲁棒性以及有趣的光学和光电特性而引起了物理学家的兴趣。

“这可能是第一个可以使用 2D 材料的光学读数来测量生物电场的例子,”资深作者、加州大学伯克利分校物理学教授王峰说。“人们以前曾使用 2D 材料通过纯电读出进行一些传感,但这是独一无二的,因为它可以与显微镜配合使用,因此您可以进行并行检测。”

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