石墨烯高大上系列L之一：石墨烯和光可控制心臟跳動頻率

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2018-06-13

石墨烯和金對我們的健康有重要的作用——因為它們可以幫助我們測試新葯，更準確地將藥物送到人體需要的部位，甚至監測並控制癌症的發展。最近，科學家們想出如何用光和石墨烯對人類心臟細胞進行實驗，從而在實驗玻璃皿中模擬心臟跳動的環境。到目前為止，所有正在開發中的藥物都需要在心臟細胞上進行實驗測試，以確保諸如止痛藥導致心臟病發作等事故不會發生。

實驗中，這些心臟細胞會在實驗玻璃皿或塑料實驗皿中培養生長。但是這樣的實驗環境與實際的心臟跳動有一個很大的區別，那就是，玻璃和塑料不導電，而我們的心臟是導電的，這就意味著測試並不像研究者想像的那樣真實。不過，有種材料可以改變這一現狀—石墨烯不僅可以將光轉化為電，而且也沒有毒性。在最新發表的研究中，科學家們已經研製成功「如何透過改變照射到材料上的光量」來精確控制石墨烯產生的電量的方法。加州大學聖地亞哥分校 Alex Savtchenko 說，在石墨烯上培養心臟細胞的實驗中，他們也已經做到可以利用光來控制電流，以模擬不同心臟跳動的頻率的環境。他們可以模擬心臟跳動快 1.5/3/10 倍，或者他們需要的任何頻率的環境。這意味著科學家們可以使石墨烯模仿類似於各種心臟疾病的電流模式，這使得測試心臟藥物和其他新藥物變得更加容易。

Savtchenko 認為，今後我們可以將一塊體積小而壽命長的石墨烯附著在心肌上完成起搏器的功能（石墨烯將由植入在該起搏器附近的微小光源控制，並不會造成疤痕），從而取代電極。如果把視野放的更遠一些，石墨烯甚至可以被用於控制大腦中的電流並治療神經退行性疾病，比如帕金森病。雖然人類的心臟非常有彈性，但歸根結底，它仍然只是一個泵，利用石墨烯的這一特性，還可以做很多其他事情。另一種在醫學領域有著巨大潛力的材料是黃金。金納米粒子對身體安全無危害，並且化學性質穩定。人們可以給這些納米粒子上覆蓋特定的藥物，藉助金納米粒子極小的體積，藥物可以輕鬆地穿過人體組織，直接進入體內需要藥物靶向治療的區域。

總體來講，主要的技術思路就是上面所說的這些。不過，林肯大學的納米技術專家 Enrico Ferrari 表示，在現實中，一旦將金納米粒子注入人體內部時，免疫機制就會被觸發：這些金納米粒子會立即被血液中已經存在的名為血清蛋白的蛋白質覆蓋。血清蛋白之後就會號召人體的整個免疫系統，它們之後便會像打擊所有其他身體入侵者一樣攻擊金納米粒子。根據 Ferrari 的說法，如果免疫系統成功，這種藥物會被降解並最終進入脾臟，而不是我們想讓它去的地方。

Ref.: Science Advances, 4：e1601453, | DOI：10.1126/sciadv.1601453.

分類：生醫>>生醫>>應用

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