作為一種新型的二維納米材料，石墨烯以其獨特的物理性質(zhì)引起了極大的關(guān)注。和其它結(jié)構(gòu)相比，石墨烯具有極高的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、及出色的機械強度;并且作為單原子平面二維晶體，石墨烯在高靈敏度檢測領(lǐng)域具有獨特的優(yōu)勢。然而目前人們對石墨烯與生物的界面卻知之甚少，這一問題的研究對于石墨烯能否應(yīng)用于生物電子學(xué)至關(guān)重要。
國家納米科學(xué)中心方英課題組和美國哈佛大學(xué)Lieber課題組合作首次成功制備了石墨烯與動物心肌細胞的人造突觸。研究人員首先通過納米加工技術(shù)得到高信噪比的石墨烯場效應(yīng)晶體管集成芯片，進而在芯片表面培養(yǎng)雞胚胎心臟細胞。研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯和單個心肌細胞之間形成穩(wěn)定接觸，實現(xiàn)了對細胞電生理信號的高靈敏度、非侵入式檢測。更重要的是，該研究第一次實現(xiàn)了通過門電勢的偏置引起同一石墨烯器件n型和p型工作模式的轉(zhuǎn)變，進而在細胞電生理過程中得到了相反極性的石墨烯電導(dǎo)信號，充分證明了測量生物信號的電學(xué)本質(zhì)。另外，研究人員進一步比較了不同尺寸石墨烯生物傳感器、石墨烯與硅納米線集成傳感體系對同一心肌細胞的檢測，為發(fā)展高集成納米生物傳感陣列提供了理論指導(dǎo)和實驗基礎(chǔ)。
該項工作建立了一維、二維納米材料與細胞相結(jié)合的獨特研究體系，將為生物電子學(xué)的研究帶來新的機遇。相關(guān)結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在2010年3月的Nano Letters上，上述研究工作得到中國科學(xué)院院長特別基金和國家自然基金委面上項目的支持。
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