基于超薄MXene微模型的场效应晶体管用于监测神经系统活动

AMshipeng大脑作为人类成为万物之灵的重要武器,一直是科学家研究的重要课题。人类在长期的进化发展中,产生了语言和思维,使得人类不仅能够被动地适应外界环境变化,而且能够主动认识世界,改造世界。这一切都要直接或者间接的依靠神经系统的调节和控制。因此,揭示神经元间各种不同的映射形式,了解神经回路的基础对于提高人类神经系统活动的效率和阐明神经系统疾患的病因,机制,探索治疗新手段有重要意义。

自从2011年以来,因为其优良的机械,电学和物理化学性质,被誉为拥有着堪比石墨烯的新兴二维材料MXene获得了越来越多的关注。MXene拥有生物兼容的亲水性表面和金属一样传导电子的能力,同时作为原子层面的二维材料使得其成为生物信号传感的完美候选人。然而目前,MXene在细胞层面进行生物监测和功能表征的应用研究却基本处于空白,这种材料究竟能否胜任生物信号传感检测,及会有怎样的检测表现都仍是未知。

香港城市大学史鹏和支春义课题组首次将新型二维材料应用于神经系统活动的监测。基于微接触印刷技术(microcontact printing)将微米级别MXene图模印制成场效应晶体管电路;同时利用MXene优良的导电性与生物兼容性,实现神经细胞与电极的直接联系,通过电信号的变化监测神经细胞分泌物并进一步探索神经系统活动。研究表明,MXene生物传感器不仅拥有很高的检测灵敏度,而且相比较于传统的高速钙离子成像系统,其检测结果更加方便,快捷和精准。

这一研究阐述的MXene微模型处理技术与神经生理信号的检测应用,将极大的促进MXene在生物领域的研究和应用。相关论文在线发表在Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201504657)上,并于当期Inside Front Cover做简要介绍。

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