《石墨烯和金生物传感器可能有助于对抗神经障碍》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2019-11-18
  • 过去几年,科学家们一直在研究石墨烯在神经科学领域的潜在应用。现在,由罗格斯大学的研究人员领导的一个团队已经创造了一种石墨烯金生物传感器,它可以分析干细胞,这可能为医学科学在对抗包括帕金森症和阿尔茨海默病在内的神经系统疾病开辟一条新的道路。

    发表在《纳米快报》杂志上的这篇论文概述了这项技术的平台是如何将超薄石墨烯和黄金结构以及最先进的成像系统融合在一起,从而可以监测干细胞的进展。这是可能的,因为生物传感器可以检测与干细胞转化为脑细胞(神经元)的转化过程相关的遗传物质(RNA)。

    高灵敏度的生物传感器在医学和医疗保健行业中越来越重要,因为它们可以评估代谢和生理参数。通过评估对某些神经或中枢神经系统疾病患者的有效治疗的生理功能,是可能的。

    更重要的是,干细胞可以被改造成几乎任何类型的细胞。因此,通过对人体和生理状态的仔细监测,再生治疗阿尔茨海默病、帕金森病、中风和脊髓损伤等神经疾病成为可能。

    石墨烯基材料被广泛应用于包括神经科学在内的各种生物医学领域。这是由于独特的组成,尺寸和功能化的材料,使它特别有用。石墨烯只有一个原子的厚度,但其强度是钢的200倍以上,且导电率高,其生物相容性也备受推崇,因为它几乎没有毒性。罗格斯团队的生物传感器使用了石墨烯层和金纳米结构,说明了这种“神奇”材料的灵活性。

    该平台将高科技成像技术(拉曼光谱)与石墨烯生物传感器相结合,可以识别特定基因,并对一系列干细胞进行识别,其灵敏度、可靠性和选择性均高于当今领先的生物传感器。李博士的研究小组的目标是通过干细胞疗法和开发高科技传感平台来加速神经系统疾病的有效治疗。研究小组相信,这一最新进展将使更广泛的应用受益。

    近年来,干细胞研究和治疗一直受到争议——由于研究涉及人类胚胎——但它确实为患有神经系统疾病和中枢神经系统疾病的患者提供了改变生活的治疗潜力。

    科学家们在实验室中发现了培养干细胞的新方法,这可能有助于开发一系列符合美国国家卫生研究院(National Institute of Health)指导方针的治疗方法。因此,在未来几年,干细胞可以作为治疗脊髓损伤、中风、阿尔茨海默病、帕金森氏症和其他残疾的一种可再生资源。

    与许多的伦理界限克服成人干细胞的一系列新治疗各种疾病如帕金森症,多发性硬化症和各种癌症,迫切需要开发工具,使原位监测干细胞的状态。因此,创新的生物传感器,如由罗格斯大学团队开发的石墨烯-金融合,可以帮助推进医学科学,并使医疗保健提供者在不久的将来有可能为他们的病人提供革命性的治疗。

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    • 世界各地的研究团队正致力于创新,以应对全球冠状病毒大流行。石墨烯作为一种潜在的有效抗病毒剂,在许多此类项目中发挥着至关重要的作用。 现在,电子级石墨烯生产商Grolltex Inc.与桑福德伯纳姆普雷比斯医学发现研究所(Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute)合作,创建了一个新的测试平台,利用石墨烯快速检测出covid19病毒的存在。该团队已经开发出一种包含一次性塑料测试芯片的手持式阅读器,这种芯片将在医院和“护理点”广泛使用,以帮助防止感染的传播。 用石墨烯检测COVID-19 Grolltex成立于2017年,已经是最大的电子级石墨烯的商业生产商。当该公司的联合创始人杰夫·德拉(Jeff Draa)看到关于COVID-19病毒检测的文献时,他立刻意识到,鉴于他的团队在石墨烯方面的专长,他们必须致力于这个项目。 该团队受到最近出现的研究的启发,证明了石墨烯在细菌识别应用中的有效性。本月,波士顿学院(Boston College)的一个研究团队报告了他们如何利用一片石墨烯开发出一种识别细菌菌株的方法。此外,石墨烯传感器曾被用于检测寨卡病毒和其他致命病毒。 最近发表的研究论文也强调了石墨烯在开发能可靠检测COVID-19病毒的传感器中的应用。 为了在相对较短的时间内开发一个基于石墨烯的传感器平台,Grolltex与桑福德·伯纳姆(Sanford Burnham)联手,伯纳姆帮助他们完成了完善该平台所需的科学和测试工作。“塑料上的石墨烯传感器芯片”平台只需从患者身上提取一小块生物样本,就能检测到病毒的存在。该创新可以用于同时运行多达12个测试,为医疗专业人员提供一个可靠和快速的COVID-19测试平台。 使用该测试将有助于区分哪些出现病毒症状的人实际上已经感染了COVID-19,并存在将其传播给他人、特别是高危人群的风险。 各国政府正试图制定退出计划,以放松为阻止病毒传播而实施的限制措施,例如在家办公、与社会保持距离、关闭非必要的零售商店以及限制旅行。通过测试,政府将能够更自信地放松这些规则,因为那些有症状的人将能够确认他们的covid19状态,并在必要时进行自我隔离。 COVID-19低成本试制 由于Grolltex已经有了工业规模的石墨烯制造平台,它可以以非常低的成本生产传感芯片,而每个芯片的生产成本仅为几美分。该公司可以在每平方英尺的石墨烯薄片上生产大约1万个感应芯片,一次处理100个薄片。因此,该公司有能力在短时间内以低成本生产大量的芯片。 该公司制造的传感器是由单原子厚度的单层石墨烯材料制成,即单层石墨烯。该公司还开发了特殊的专利纳米技术,由金纳米岛制成,置于石墨烯之上,赋予其传感能力。 Grolltex解释说,在大规模生产传感平台之前,他们首先需要资金,目前正在寻找当地的金融合作伙伴,帮助他们扩大生产。
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    • 编译者:郭文姣
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