石墨烯被视为引发下一次医疗革命的关键

2016-09-29 20:38:52来源: 第一财经 关键字:石墨烯  医疗革命

   被誉为“新材料之王”的石墨烯,不仅在电子产品、新能源电池、航空航天领域引起社会的关注,在医疗领域也被视为引发下一次医疗革命的关键。

  近日,捷克奥洛穆茨大学的科研团队宣布利用石墨烯研制出了世界上最小的金属磁铁,可以应用于核磁共振成像、水处理、生物化学和电子等多个领域。鉴于石墨烯更大表面积、生物适应性、化学稳定性等特征,在药物传送、癌症治疗和生物传感等方面,石墨烯被寄予厚望。

  体外检测

  生物传感是一项正在快速发展的新技术,在医学应用中,利用石墨烯作为传感器进行体外检测是重要的研究和应用方向。

  “目前,石墨烯在医疗领域的研究刚刚起步,部分停留于理论层面,少数可以实验研究,只有作为传感器进行体外检测的功能有望推向产业化应用。”在青岛举办的2016年中国国际石墨烯创新大会上,上海交通大学转化医学研究院副院长崔大祥接受了笔者的独家专访。

  石墨烯和其他纳米粒子相结合,作为一种传感器用于体外疾病检测已经得到了临床实验的论证。上海交通大学的科研团队在这方面取得了一定突破,他们实验论证了呼气检测和唾液检测的应用。

  呼出气体中的肿瘤标志物或者疾病标志物非常少量,因此对检测的灵敏度要求极高。和传统的常规检测相比,石墨烯可以使检测的灵敏度提高至少三个数量级,有些甚至可以达到单分子检测。

  据透露,崔大祥所在的团队已经开发出了通过呼气来检测胃癌的传感器,而且技术比较成熟,团队将进一步研究肺癌和其他肿瘤的检测。

  “经过我们论证,呼气检测应该可以成为继血常规、尿常规和大便常规的第四大常规检测,呼气更加方便,而且无创,随时随地、及时检测身体变化。”崔大祥表示。

  此前在2015年,湖北中医药大学纳米生物传感中心张国军教授团队与针灸骨伤学院王华教授团队合作,用电化学方法在针灸针的针尖表面分别沉积金纳米颗粒与石墨烯,构建纳米针灸传感针。

  据悉,这样的纳米针灸传感针不仅稳定性好,而且对PH敏感,对多巴胺等神经递质也有良好的检测灵敏度与选择性,可用于机体多巴胺的检测。

  体内治疗

  除了体外检测,目前的研究还涉及石墨烯用于药物递送载体、肿瘤治疗、抗菌杀菌、人工植入设备等方面。但不可忽视的是体内治疗应用目前仍处于早期阶段,风险较大。“石墨烯医疗将最先应用在体外检测,体内治疗遥遥无期,很可能会死掉。”对于体内治疗崔大祥表现得并不乐观。

  石墨烯可以用于药物传送,这主要得益于其较大的表面积允许将大量药物传送至体内的特定区域。石墨烯氧化物可作为一种抗癌药剂来对抗特定癌细胞。配合当前的疗法,可能使肿瘤收缩,遏制癌症发展速度,以及治疗后的复发。

  实验证明,石墨烯可以用作免疫组剂,辅助其他药物提高治疗效果。石墨烯和肌氨酸偶联以后能够激发体内的免疫细胞分泌更多的细胞因子,而细胞因子对肿瘤具有杀伤作用,而且对免疫力有明显的提高。但是这项技术到人体应用仍然有一段距离。

  “现在技术是可以做到的,最大的问题是安全性。”崔大祥表示。

  由于石墨烯传导性好,可以将它修饰在电极的表面,插到神经里,对老年痴呆等电刺激治疗有一定的帮助。此前密歇根理工大学研究人员将石墨烯引入3D打印神经组织,开发出一种高分子材料来培养组织,利用石墨烯作为导电体。

   在今年1月份,英国剑桥大学研究人员成功将石墨烯电极植入小鼠脑部,并直接与神经元连接。在研究人员进行实验后发现,利用石墨烯材料制造的电极能安全地与脑部神经元连接,且连接后这些神经元可正常传递电波信号,将脑电波信号传递给外界,让外界更为清晰明了地了解脑部活动并修复感知功能。

   这项技术未来可用于修复截肢、瘫痪,甚至帕金森氏症患者的感知功能,协助他们更好地康复,例如可以借助机械臂来接收脑电波信号,进行抓取动作。

  不管是药物传送还是肿瘤治疗,这些体内治疗的应用还停留在实验研究层面。石墨烯用于体内治疗的安全性问题一直是该研究最大风险所在。一旦无法从体内排出,会进入到肝肺内部,对细胞形成刺激,引起病变。

   “体外检测会最先应用,由于安全性问题,体内应用除了做电极,其他载体应用可能会越来越少。如果不能证明在体内被降解或排泄,肯定也会死掉的。”崔大祥坦言。

关键字:石墨烯  医疗革命

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/article_201609296888.html
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