石墨烯，作為一種性能極佳的新材料，甚至被認(rèn)為可以引領(lǐng)現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)革命。作為對(duì)于全球創(chuàng)新智慧的觀察，我們一直很關(guān)注。但是，我們可能很好奇：石墨烯用于癌癥檢測(cè)，這又是怎么做到的呢？

　　從華為石墨烯基鋰電池聊起

　　最近，關(guān)于“華為推出石墨烯基鋰離子電池”的種種相關(guān)報(bào)道，其中不少具有夸張成分，夸大了石墨烯在鋰離子電池中的作用，有點(diǎn)捕風(fēng)捉影的味道（這里就不一一列舉相關(guān)報(bào)道了，大家可以自己去調(diào)查分辨）。簡(jiǎn)單說(shuō)：石墨烯在這個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景中，主要起到提升鋰離子電池散熱效果的作用，并沒(méi)有其他明顯作用。但是無(wú)論如何，這些報(bào)道再次讓石墨烯這種性能優(yōu)異、前景無(wú)限的新材料成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。

　　石墨烯，具有由碳原子構(gòu)成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，只有一層原子的厚度，其導(dǎo)電、導(dǎo)熱、強(qiáng)度、穩(wěn)定性都十分強(qiáng)大，被譽(yù)為“黑金”、“新材料之王“，對(duì)于整個(gè)產(chǎn)業(yè)的影響可能是顛覆性的。

　　那么，石墨烯具體可以做什么？之前，我發(fā)布的多篇文章有過(guò)相關(guān)介紹，這里簡(jiǎn)單列舉一下一些應(yīng)用例如：電子和半導(dǎo)體器件、柔性設(shè)備、光學(xué)設(shè)備、復(fù)合材料、油漆和涂層、傳感器和計(jì)量設(shè)備等等。

　　石墨烯可以用于檢測(cè)癌癥嗎？

　　伊利諾大學(xué)芝加哥分校的研究人員通過(guò)研究，給出了肯定答案。他們讓腦細(xì)胞和石墨烯發(fā)生相互作用，區(qū)分出活躍的癌細(xì)胞和普通細(xì)胞，有助于未來(lái)開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單無(wú)創(chuàng)的癌癥早期診斷工具。

　　伊利諾大學(xué)芝加哥分校化學(xué)工程系的副教授、研究領(lǐng)頭人 Vikas Berry 與芝加哥大學(xué)醫(yī)學(xué)院的臨床外科助理教授 Ankit Mehta 一起開(kāi)展這項(xiàng)研究，這項(xiàng)研究發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)《應(yīng)用材料與界面》雜志上。

　　為什么石墨烯可用于癌癥檢測(cè)？

　　對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，Berry 的說(shuō)法是：

　　“石墨烯系統(tǒng)能夠檢測(cè)與其相互作用的細(xì)胞活動(dòng)級(jí)別。石墨烯是目前為止最薄的材料，對(duì)于其表面發(fā)生的情況十分敏感。”

　　這種納米材料由單層碳原子組成，呈現(xiàn)六角網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所有的原子共享位于表面自由移動(dòng)的電子云。

　　石墨烯檢測(cè)癌癥機(jī)制是什么？

　　對(duì)此，Berry 這么說(shuō)：

　　“細(xì)胞和石墨烯交互，使得石墨烯中分布的電荷重新排列，這樣改變了原子振動(dòng)的能量，這種變化可以被拉曼光譜儀檢測(cè)到。”

　　（圖片來(lái)源于： 伊利諾大學(xué)芝加哥分校/Vikas Berry）

　　在石墨烯晶格中，原子振動(dòng)的能量區(qū)別，取決于它發(fā)生交互的是一個(gè)正常細(xì)胞還是一個(gè)癌細(xì)胞，因?yàn)榘┘?xì)胞極度活躍，容易導(dǎo)致其表面更高的負(fù)電荷，并且釋放更多的質(zhì)子。

　　他說(shuō)，“細(xì)胞周?chē)碾妶?chǎng)，將石墨烯電子云中的電子推開(kāi)。” 這樣改變了碳原子的振動(dòng)能量。振動(dòng)能量的變化，可以通過(guò)拉曼成像技術(shù)準(zhǔn)確地定位到，分辨率可達(dá)300納米，這樣可以用于描述一個(gè)細(xì)胞的活動(dòng)。

　　正常細(xì)胞和癌細(xì)胞，分別和石墨烯進(jìn)行交互作用，在拉曼成像下顯示出不同的活動(dòng)程度。（圖片來(lái)源于： 伊利諾大學(xué)芝加哥分校/Vikas Berry）

　　實(shí)驗(yàn)情況如何？

　　研究人員觀察經(jīng)過(guò)培養(yǎng)的人類(lèi)大腦細(xì)胞，對(duì)比正常的星形膠質(zhì)細(xì)胞和癌變細(xì)胞（高度惡性腦腫瘤多形性成膠質(zhì)細(xì)胞瘤）。目前，研究人員在小鼠的癌癥模型上進(jìn)行研究，結(jié)果讓人感覺(jué)很有前途。

　　技術(shù)的前景和相關(guān)研究如何？

　　將來(lái)某個(gè)時(shí)間，研究人員將進(jìn)行進(jìn)一步的患者活體組織檢查。Berry 說(shuō)：

　　“一旦病人進(jìn)行了腦部腫瘤手術(shù)，我們可以使用這種技術(shù)來(lái)觀察腫瘤是否復(fù)發(fā)。為了達(dá)到這個(gè)效果，我們需要可以和石墨烯互作用的細(xì)胞樣本，來(lái)觀察癌細(xì)胞是否還在。”

　　這項(xiàng)技術(shù)也致力于區(qū)分其他類(lèi)型的細(xì)胞和細(xì)胞活動(dòng)。對(duì)此，Berry 這么說(shuō)：

　　“我們能夠在細(xì)菌中使用這項(xiàng)技術(shù)，快速檢查菌株是革蘭氏陽(yáng)性還是革蘭氏陰性。我們也可以用它檢測(cè)鐮形紅細(xì)胞。”

　　今年早些時(shí)候，Berry和其他的合作者，介紹了石墨烯中納米尺度的波紋，使得它在正交方向顯示出不同的導(dǎo)電性，對(duì)于電子學(xué)有一定用處。他們通過(guò)一連串的桿狀細(xì)菌對(duì)于石墨烯進(jìn)行披蓋，使它起褶皺，然后真空收縮細(xì)菌。

　　Berry 說(shuō)：

　　“我們更早的研究和篩選，對(duì)其進(jìn)行翻動(dòng)。我們并不是將石墨烯放置在細(xì)胞上，而是將細(xì)胞放置在石墨烯上，研究石墨烯的原子振動(dòng)。”