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使用石墨烯检测ALS 其他神经退行性疾病

发布时间:2018-12-06 07:22:01

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石墨烯的奇迹很多 - 它可以实现柔性电子元件,增强太阳能电池容量,过滤最好的亚原子粒子并彻底改变电池。根据伊利诺伊大学芝加哥分校发表于ACS的一项新研究,现在,“超级材料”可能有一天会用于检测肌萎缩侧索硬化症,或ALS-一种进行性神经退行性疾病,这种疾病主要通过排除其他疾病来诊断。应用材料与接口。

当将来自ALS患者的脑脊液加入到石墨烯中时,与添加多发性硬化症的患者的液体或添加了没有神经退行性疾病的患者的液体相比,石墨烯的振动特性产生了明显不同的变化。石墨烯。这些明显的变化准确地预测了液体来自哪种患者 - 一种患有ALS,MS或没有神经退行性疾病。

石墨烯是由碳构成的单原子厚材料。每个碳原子通过化学键与其相邻的碳原子结合。这些键的弹性产生共振,也称为声子,可以非常精确地测量。当分子与石墨烯相互作用时,它以非常特定和可量化的方式改变这些共振振动。

“石墨烯只有一个原子厚度,因此相比之下,表面上的分子是巨大的,可以产生石墨烯声子能量的特定变化,我们可以测量,”UIC学院副教授兼化学工程系主任Vikas Berry说。工程学和论文作者。石墨烯振动特性的变化取决于添加分子的独特电子特性,称为“偶极矩”。

“通过测量由分子引起的石墨烯声子能量的变化,我们可以确定加入石墨烯的分子的偶极矩,”Berry解释说。

Berry和他的同事使用石墨烯来确定脑脊液是来自ALS患者还是多发性硬化症 - 两种进行性神经退行性疾病 - 或来自没有神经退行性疾病的人。由于没有确定的ALS测试,客观的诊断测试将帮助患者更快地开始接受治疗以减缓疾病。

脑脊液来自人脑和脊髓液资源中心,该中心为已故个体的液体和组织提供储存。 Berry,Anic Mehta博士,神经外科助理教授和UIC医学院脊柱肿瘤学主任及其同事测试了7名没有神经退行性疾病的人的脑脊液;来自ALS的13人;三名患有多发性硬化症的人和三名患有未知神经退行性疾病的人。

“我们看到石墨烯的声子能量发生了独特而明显的变化,这取决于液体是来自ALS,多发性硬化症还是没有神经退行性疾病的人,”Berry说。 “当我们测试来自ALS患者的脑脊液时,我们还能够确定该液体是来自55岁以上或55岁以下的人。我们认为,我们看到老年人和年轻ALS患者之间的差异是由我们采摘的独特生化标志所驱动的这与通常在55岁之前产生症状的遗传性肌萎缩侧索硬化相关,以及在生命后期发生的所谓的散发性肌萎缩侧索硬化症。

贝瑞认为,石墨烯正在汲取独特的生物印记 - 蛋白质和其他生物分子的组合 - 存在于患有不同疾病的个体的脑脊液中。

“石墨烯的电子特性已经得到了广泛的研究,但直到最近我们才开始研究它的声学特性,作为检测疾病的一种方法,”贝瑞说。 “事实证明,石墨烯是一种极其通用且准确的探测器,可用于检测脑脊液和全细胞中发现的疾病的生物信号。”

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