据美国杜克大学科学家开发出一种碳纳米管制成的“鱼叉”,可用于捕获单个脑细胞发出的信号。该研究成果发表在《公共科学图书馆·综合》上。
目前用于记录脑细胞信号的电极主要有两种:金属电极和玻璃电极。金属电极可用于活动物中记录脑细胞群体活动峰值及其工作情况;玻璃电极既能检测峰值,也能检测单个细胞活动,但脆弱易碎。以往实验中曾用过碳纳米管探针,但要么太厚造成组织损伤,要么太短限制穿透深度,无法探测内部神经元。
最新研制的碳纳米管“鱼叉”仅一毫米长、几纳米宽,利用碳纳米管卓越的机电性能捕获单个脑细胞电信号。杜克大学神经生物学家理查德·穆尼和计算机科学与生物化学教授布鲁斯·唐纳德合作,以电化处理过的钨丝为基础,用自缠多壁碳纳米管延长制成小棒,再用聚焦离子束将纳米管磨锋利,一端逐渐变细至单根碳纳米管粗细,形似微小“鱼叉”。神经生物学家迈克尔·普拉特表示,这种“鱼叉”结合了金属和玻璃电极的优点,在脑细胞内外均能良好记录,灵活且不易碎,可用于记录活动物的单个脑细胞信号。
在实验中,他们将“鱼叉”刺入小鼠脑组织切片和麻醉小鼠大脑,结果显示探针能传输脑信号,有时效果优于传统玻璃电极,信号中断可能性更小。新探针还能刺穿单个神经元进行细胞内记录,这是首次用碳纳米管在脑切片或完整脊椎动物大脑中记录单个神经元信号。