我國科學(xué)家利用全內(nèi)反射下石墨烯對介質(zhì)折射率異常敏感的光學(xué)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了超靈敏單細(xì)胞實(shí)時流動傳感。這一成果可以使癌細(xì)胞在形成之初即被精確“光測”出來，精度可達(dá)數(shù)千分之一，或?qū)榘┌Y預(yù)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(jié)構(gòu)，是目前已知的最薄、最堅硬的納米材料。在全內(nèi)反射這種特殊的結(jié)構(gòu)下，對于介質(zhì)折射率異常靈敏是石墨烯材料的重要特性之一。

      南開大學(xué)物理學(xué)院田建國、劉智波領(lǐng)導(dǎo)的研究組發(fā)現(xiàn)，折射率的靈敏度與石墨烯的層數(shù)有極大關(guān)系，并且層數(shù)有一個最優(yōu)值。通過與南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院陳永勝課題組不斷控制石墨烯的層數(shù)，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(dá)到最高。這也是目前國際上現(xiàn)有報道的最高水平。

      記者在實(shí)驗(yàn)室看到，實(shí)驗(yàn)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(xì)胞通道。實(shí)驗(yàn)時，一束光從棱鏡一面射入，穿透石墨烯照射在細(xì)胞通道上，反射光從棱鏡另一面射出。由于癌細(xì)胞的形態(tài)、大小、性質(zhì)不同于正常細(xì)胞，導(dǎo)致它對反射光偏振態(tài)的影響也與正常細(xì)胞大不相同。實(shí)驗(yàn)人員通過光電轉(zhuǎn)化，即可得到一份波形圖。如果細(xì)胞通道中存在癌細(xì)胞，則波形圖上將會呈現(xiàn)出明顯的波峰。

      現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，即使數(shù)千個正常細(xì)胞中有一個發(fā)生了病變，這種“光測”方法都可以將其準(zhǔn)確識別出來。

      “這種方法的優(yōu)點(diǎn)就是可以對流動細(xì)胞樣本進(jìn)行快速檢測。如果未來投入應(yīng)用，將大大提前癌細(xì)胞被發(fā)現(xiàn)的時間，為人們預(yù)防癌癥和早期干預(yù)治療提供助益。”劉智波說。