主題：微型無線天線以高精度監(jiān)測(cè)生物電信號(hào)



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美國麻省理工學(xué)院科學(xué)家研制出一款新型無線天線。它能以前所未有的精度監(jiān)測(cè)生物系統(tǒng)內(nèi)的電信號(hào)，包括微弱至2.5毫伏的來自心臟和大腦的信號(hào)。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志。

電信號(hào)是細(xì)胞之間進(jìn)行通信的基礎(chǔ)。然而，精確記錄這些電信號(hào)一直面臨極大挑戰(zhàn)。

團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了有機(jī)電散射天線（OCEAN）。這款天線能同時(shí)記錄來自數(shù)千個(gè)位點(diǎn)的電信號(hào)，且空間分辨率高達(dá)微米級(jí)別。另外，OCEAN上的天線可將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光，生物實(shí)驗(yàn)室中常見的標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)顯微鏡即可輕松測(cè)量這些光。

團(tuán)隊(duì)表示，有了這款無線天線，他們無需借助電線和放大器，就能對(duì)人體內(nèi)的細(xì)胞進(jìn)行深入研究。這有望為心律失常、阿爾茨海默病等疾病的診斷提供新途徑，從而實(shí)現(xiàn)更有針對(duì)性的治療。

為研制出這款天線，團(tuán)隊(duì)先在玻璃基板上疊加導(dǎo)電和絕緣材料，然后使用聚焦的離子束蝕刻出納米級(jí)的小孔。隨后，他們將這塊芯片浸入含有一種聚合物前體的溶液中。通過向溶液中施加電流，前體材料被吸引到芯片上的小孔內(nèi)，蘑菇形天線從下往上開始“生長”。

借助該方法，團(tuán)隊(duì)在單塊芯片上制造出數(shù)百萬個(gè)天線。這些天線的寬度僅1微米，具有出色的靈敏度，可檢測(cè)低至2.5毫伏的信號(hào)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于神經(jīng)元用于通信的100毫伏信號(hào)。同時(shí)，這些設(shè)備還能捕捉電信號(hào)的快速變化，并在毫秒內(nèi)作出響應(yīng)。

目前，這款天線只能用于細(xì)胞外部。團(tuán)隊(duì)計(jì)劃對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，使其能穿透細(xì)胞膜進(jìn)行更精確地測(cè)量。

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