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Usando el graphene para detectar a las células cancerosas cerebral
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Interconectando a las neuronas con el graphene, la Universidad de Illinois en los investigadores de Chicago ha distinguido una sola célula cacerígena hiperactiva del astrocyte de Glioblastoma Multiforme de una célula normal en el laboratorio — señalando la manera a desarrollar una herramienta simple, no invasor para la diagnosis temprana del cáncer.
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En el estudio, divulgado en el diario ACS aplicó los materiales y los interfaces, los investigadores miraban las células laboratorio-cultivadas del astrocyte del cerebro humano tomadas de un modelo del ratón. Compararon los astrocytes normales a sus contrapartes cacerígenas, multiforme altamente malo del glioblastoma del tumor cerebral.
En un análisis del laboratorio, la célula está cubierta sobre graphene, explica a Vikas Berry, profesor adjunto y jefe de la ingeniería química en UIC, que llevó la investigación junto con Ankit Mehta, profesor adjunto de la neurocirugía clínica en la universidad de UIC de la medicina.
“El campo eléctrico alrededor de la célula cancerosa empuja electrones ausentes en la nube del electrón de los graphene,” él dijo, que cambia la energía de vibración de los átomos de carbono [en el graphene]. El cambio en la energía de vibración (que resulta de la condición cacerígena) se puede establecer claramente por la espectroscopia de Raman con una resolución de 300 nanómetros, teniendo en cuenta determinar la actividad de una célula. (La espectroscopia de Raman es un método altamente sensible de uso general en la química para identificar las moléculas por cómo dispersan la luz laser.)
“Graphene es el material sabido más fino y es muy sensible sea cual sea sucede en su superficie,” a Berry dijo. El nanomaterial se compone de un de una sola capa de los átomos de carbono ligados en un modelo hexagonal del pollo-alambre, y todos los átomos comparten una nube de los electrones que se mueven libremente sobre la superficie.
Las biopsias pacientes planearon
La técnica ahora se está estudiando en un modelo del ratón del cáncer, con los resultados que son “muy prometedores,” Berry dijo. Los experimentos con biopsias pacientes serían más futuros abajo del camino. “Una vez que un paciente tiene cirugía del tumor cerebral, podríamos utilizar esta técnica para ver si recae el tumor,” a Berry dijimos. “Para esto, necesitaríamos una muestra de la célula que podríamos interconectar con el graphene y la mirada para ver si las células cancerosas están todavía presentes.”
La misma técnica puede también trabajar para distinguir entre otros tipos de células o la actividad de células. “Podemos poder utilizarla con las bacterias para ver rápidamente si la tensión es grampositiva o gramnegativa,” a Berry dijimos. “Podemos poder utilizarla para detectar a las células falciformes.”
A principios de este año, la baya y otros compañeros de trabajo introdujeron ondulaciones del nanoscale en el graphene, haciéndolo conducir diferentemente en las direcciones perpendiculares, útiles para la electrónica. Arrugaron el graphene cubriéndolo sobre una cadena de bacterias barra-formadas, después vacío-que encoge los gérmenes. “Tomamos el trabajo anterior y clase de movido de un tirón le encima,” Berry dijo. “En vez de poner el graphene en las células, pusimos las células en graphene y estudiamos las vibraciones atómicas de los graphene.”
La financiación fue proporcionada por UIC.
Extracto de la hiperactividad de la célula cancerosa y de la supervisión de Dipolarity de la membrana vía Raman Mapping de Graphene interconectado: Hacia diagnósticos no invasores del cáncer
La detección, el trazado, y la supervisión ultrasensibles de la actividad de células cancerosas es críticos para la evaluación y la atención a los pacientes del tratamiento. Aquí, demostramos que la hiperactividad glicolisis-inducida y la membrana electronegativa aumentada de una célula cancerosa (del ácido siálico) pueden modificar sensible la insinuación del segundo-orden de las energías de vibración del fonón del en-avión (2.as) del graphene interconectado vía un mecanismo de agujero-doping. Leveraging la alta capacitancia del quántum de los graphene ultrafinos y el phononics responsivo, distinguimos sensible la actividad de las células interconectadas de Glioblastoma Multiforme (GBM), un tumor cerebral malo, del de astrocytes humanos en una resolución unicelular. Electronegativity superficial de la célula de GBM el alto (∼310 potencial milivoltio) y el hiperácido-lanzamiento induce el agujero-doping en graphene con un 2.o cambio más alto de tres veces de la energía de vibración del ± aproximadamente 6 de 0,5 cm-1 que astrocytes. Del acoplamiento dipolo-inducido molecular del quántum, estimamos que la densidad ácida siálica en la membrana celular aumente a partir de una molécula por ∼17 nm2 a una molécula por ∼7 nm2. Además, la respuesta phononic del graphene también identificó la acidez aumentada del medio del crecimiento de la célula cancerosa. La plataforma fonón-sensible de Graphene para determinar la actividad/la química de la célula interconectada potencialmente abrirá las avenidas para estudiar la actividad de otros tipos de la célula cancerosa, incluyendo tumores metastáticos, y caracterizar diversos grados de su malignidad.