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微型无线天线问世：可高精度监测生物电信号
2024年12月27日 10:31:03
来源：化工仪器网 点击量：4495
美国麻省理工学院科学家研制出一款新型无线天线，这些天线的宽度仅1微米，具有出色的灵敏度，可检测低至2.5毫伏的信号，远远低于神经元用于通信的100毫伏信号。
近日，美国麻省理工学院科学家研制出一款新型无线天线。它能以较高的精度监测生物系统内的电信号，包括微弱至2.5毫伏的来自心脏和大脑的信号。相关论文发表于最新一期《科学进展》杂志。
活动细胞或组织(如人体、动物组织)不论在静止状态还是活动状态，都会产生与生命状态密切相关的，有规律的电现象，称为生物电。生物电信号包括静息电位和动作电位，其本质是离子的跨膜流动。然而，要想精确地记录这些电信号成为科学家们面临的一大重要难题。
鉴于此，研究团队开发出了有机电散射天线(OCEAN)。这款天线能同时记录来自数千个位点的电信号，且空间分辨率高达微米级别。另外，OCEAN上的天线可将电信号转换为光，使用生物实验室中常见的标准光学显微镜即可轻松测量这些光。
为成功研制出这款天线，研究团队先在玻璃基板上叠加导电和绝缘材料，然后使用聚焦的离子束蚀刻出纳米级的小孔。随后，他们将这块芯片浸入含有一种聚合物前体的溶液中。通过向溶液中施加电流，前体材料被吸引到芯片上的小孔内，蘑菇形天线从下往上开始“生长”。
借助该方法，研究团队在单块芯片上制造出数百万个天线。这些天线的宽度仅1微米，具有出色的灵敏度，可检测低至2.5毫伏的信号，远远低于神经元用于通信的100毫伏信号。同时，这些设备还能捕捉电信号的快速变化，并在毫秒内作出响应。
研究团队表示，有了这款无线天线，他们无需借助电线和放大器，就能对人体内的细胞进行深入研究。这有望为心律失常、阿尔茨海默病等疾病的诊断提供新途径，从而实现更有针对性的治疗。
这款微型无线天线的研制成功，不仅为精确记录电信号长期以来的难题提供创新性解决方案，也为人体内的细胞进行深入研究贡献了重要力量。未来，随着技术的不断优化升级，这款微型无线天线将会在更多领域中发挥其独特的应用价值。
素材来源：科技日报
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