Вчені створили графенову камеру, здатну зняти людину "на клітинному рівні" (відео)

Вчені з Каліфорнійського університету в Берклі (UC Berkeley) знайшли ще одне застосування графену, використавши його для вдосконаленого датчика, що зчитує електричні сигнали від живих клітин і тканин в режимі реального часу. "Графенова камера", як її назвали дослідники, використовувалася для запису електричної активності серця, що бʼється. Також вона може використовуватися при вивченні роботи мозку.

Про це повідомляється на офіційному ресурсі університету.

Вчені з UC Berkeley, обʼєднавши зусилля з хіміками зі Стенфордського університету, вирішили вивчити, як за допомогою графену можна вдосконалити медичні датчики. Робота була заснована на попередніх дослідженнях, які демонструють, що електричне поле живих клітин організму може впливати на те, як лист графену відображає і поглинає світло.

Спочатку електричне поле, що генерується клітинами скорочується серцевого мʼяза, було занадто маленьким, щоб помітно вплинути на коефіцієнт відбиття графену. Команда змогла посилити його, додавши тонкий хвилевід для проекції вхідного лазерного світла на призму, яка віддзеркалює світло від графена.

"Це дозволило нам підвищити рівень чутливості до електричних полів і досягти напруги до мікровольт", — говорить професор Балч.

Команда вчених змогла використати "графенову камеру" для вивчення серцевих клітин розміром всього десять мікрон у реальному часі і отримання оптичного зображення слабких електричних полів, які вони генерували в результаті скорочення. Можна було б застосувати електроди і хімічні барвники для вимірювання електричної активності клітин, однак такий метод не можна застосувати для відстеження активності всіх без винятку клітин — ви можете досліджувати тільки конкретні зони. А ось лист графену уможливив вимір напруги на всій площі серцевої тканини. Команда обʼєднала ці методи для реєстрації електричних сигналів клітин і одночасно візуалізуючи цей процес.

"Технологія може бути особливо корисна при вивченні нейронних мереж, в яких задіяні всі типи клітин", — говорить один з авторів дослідження Аллістер Макгуайр зі Стенфордського університету. "Якщо у вас є флуоресцентно мічена клітинна система, ви можете націлюватися тільки на певний тип нейрона. Наша система дозволить реєструвати електричну активність у всіх нейронах і підтримуючих їх клітинах з дуже високим ступенем точності".

"Графенова камера", або графеновий датчик електричного поля з посиленням у вигляді повʼязаного хвилеводу, як його ще називають, може бути використаний для тестування лікарських препаратів на серцевому мʼязі перед клінічними випробуваннями. Медики зможуть побачити, чи викликають нові ліки аномальні зміни. Вчені вже продемонстрували таку можливість на серці курячого ембріона.

Пристрій також може відкрити нові можливості у вивченні мозку. Сьогодні електродні матриці використовуються для вивчення електричної активності клітин, але не всього мозку, а тільки окремих його зон. Листи графену допомогли б отримати ширшу картину безперервної мозкової активності.

"У цьому проекті мене дивує те, що електричні поля опосередковують хімічні взаємодії, опосередковують біофізичні взаємодії — вони опосередковують всі види процесів у світі природи — але ми їх не вимірюємо. Ми вимірюємо електричну напругу", — говорить Балч. "Можливість фактично відображати електричні поля дає вам можливість поглянути на модальність, про яку ви раніше не мали уявлення".

Раніше ми повідомляли про те, що вчені створили акумулятор з графену, який заряджається у 60 разів швидше, ніж звичайно. Така батарейка безпечніша для екології та здоровʼя, а також коштує в рази дешевше літій-іонних аналогів.