石墨烯被称为“神奇材料”这件事大家早已知道，最近这个神奇材料又干了一件大事——制成迄今最薄心脏植入物，这意味着它能在你心律失常极度危险时纠正你的心率挽救你的生命，是不是感觉这个神器材料对我们越来越重要了呢？

据发表在最新一期《先进材料》杂志上的论文，美国西北大学和得克萨斯大学奥斯汀分校领导的研究团队开发出由石墨烯制成的迄今最薄的心脏植入物。

这个由石墨烯制成的心脏植入物，其厚度约为一缕头发，并利用光线监测和纠正异常的心律。心律失常是由心脏中的电信号错误引起的，导致心脏跳动过快或过慢。在某些情况下，这可能导致心脏衰竭、中风，甚至猝死。

心律失常通常用植入式心脏起搏器和除颤器来治疗，它们监测并纠正异常的心律。但这些设备不灵活，可能会限制心脏，造成组织损伤和不适，并增加并发症的风险，如肿胀、穿孔、血凝块和感染。

新设计的心脏起搏器是第一个由坚固、轻质、具有生物相容性的"超级材料"石墨烯制成的，而且是迄今为止最薄的。与现有的植入式起搏器和除颤器不同，这种起搏器能使自己与心脏组织融为一体，同时又足够坚固，能承受心脏跳动的严酷考验。

石墨烯心脏植入物能更好的贴合心脏

该研究的资深作者Igor Efimov说："目前的起搏器和除颤器面临的挑战之一是，它们很难贴在心脏表面。例如，除颤器的电极基本上是由非常粗的电线制成的线圈。这些电线没有弹性，而且会断裂。与软组织（如心脏）的刚性接口可能导致各种并发症。相比之下，我们的柔软、灵活的设备不仅不显眼，而且还能亲密无间地直接贴合心脏，提供更精确的测量。"

在筛选了多种材料后，研究人员最终选择了具有优异生物兼容性的“神奇材料”石墨烯。石墨烯具有超强、轻质的结构和高导电性，在高性能电子产品、高强度材料和能源器件等方面具有潜在的应用前景。这种新的石墨烯植入物在外观上类似于一次性文身贴，厚度不及一根发丝，但仍能像传统心脏起搏器一样发挥作用。与目前的起搏器和植入式除颤器不同，这种新设备可与心脏柔和地融合在一起，同时检测和治疗心律失常。它薄而柔韧，贴合心脏的细微轮廓，也有足够的弹性和强度，能承受心脏的跳动。这个新的柔软、灵活的石墨烯植入物不仅不“显眼”，而且能直接与心脏紧密无缝地吻合，提供更精确的测量。

具有传感功能的石墨烯电子纹身

UT的研究人员已经在开发一种具有传感功能的石墨烯电子纹身，它可以粘附在皮肤上，持续监测血压和电活动等生命体征。在目前的研究中，研究人员使用UT的电子纹身设计来开发一个可以在体内运行的设备。

他们首先将电子纹身包裹在一个灵活的硅膜中，然后将大约10微米厚的金带放在其上。黄金作为石墨烯和用于测量和刺激心脏的电子设备之间的电气连接。总的来说，该设备的总厚度约为100微米。作为背景，人类的平均头发约为70微米厚。

研究人员在大鼠身上测试了他们的设备，发现它可以准确地感知心律失常，然后在不限制心脏自然运动的情况下提供电刺激。在体温下，它在活跃跳动的心脏上稳定了60天，与临时起搏器作为永久起搏器的桥梁所使用的时间差不多。

更重要的是，该设备的透明度提供了更多的优势，研究人员说，他们用光来监测和控制大鼠受试者的心律（光学心电图）。光学刺激是一种比电刺激更精确的纠正心律失常的方法，而且通过光，可以跟踪特定的酶，并对心脏、神经和肌肉细胞进行调查。

埃菲莫夫说："我们基本上可以把电和光的功能结合到一个生物界面上。因为石墨烯是光学透明的，我们实际上可以通过它进行读取，这给我们提供了更高的读取密度。"

这一成果是通过对石墨烯的研究和开发实现的，这项研究的成功实现将有望推动心脏医学和植入式医疗器械的发展，为患者提供更为安全和有效的治疗方式。值得一提的是，这种石墨烯植入物目前还处于研究阶段，需要进一步的临床试验才能投入到临床实践当中。

研究人员说，以这种方式使用光可以提供一种诊断和治疗心脏疾病的新方法。

石墨烯生物医药领域的其他应用

01

生物传感器

石墨烯材料是应用于下一代生物传感器最具发展潜力的材料之一，因其具有较大的比表面积，良好的导电、导热性能而备受关注。在生物体内，石墨烯及其衍生物具有良好的水分散性、生物相容性及对特定生物分子的亲和性，通过对石墨烯表面特定分子的修饰，既可以实现电子的快速传递，又可以对生物分子进行选择性检测。

02

药物载体

纳米药物载体具有药物负载量高、靶向运输和控制释放等优点，在生物医学领域应用前景广泛 ， 氧化石墨烯作为单层的氧化石墨，平面上富含的羧基、羟基、环氧基等官能团可改善氧化石墨烯的分散性和亲水性，研究发现，化学药物，ＤＮＡ ，ＲＮＡ 等均能通过 π－π 共轭、静电作用等非共价键作用，有效地固定在氧化石墨烯上，从而实现高效运载药物的功能，包括负载小分子药物和基因药物等。

03

光线疗法

在非药物治疗法中，利用各种光线来防治人类的各种疾病已经普遍地在临床中使用。光线疗法包括光动力疗法（ＰＤＴ ）和光热疗法（ ＰＴＴ ），可通过特定的光辐射摧毁肿瘤细胞，克服化疗和放疗对正常细胞和器官产生的毒副作用。其中，ＰＤＴ是利用光敏剂在光照射下产生的活性氧杀死肿瘤细胞；而ＰＴＴ是利用其经激光照射发生光热转化而产生的超高热致肿瘤细胞热损伤并凋亡。一方面，石墨烯衍生物生物相容性好，且毒性较低，可以作为光敏剂的载体；另一方面，石墨烯衍生物在近红外区存在光吸收性，具有光热效应，可以作为光线疗法的辅助。因此，石墨烯衍生物在光线疗法治疗肿瘤领域具有极高的应用价值。

石墨烯及其衍生物特殊的结构、优异的性能为疾病诊断及临床用药提供新的可能，在生物医药方面具有很大的应用前景，为推动生物医药行业的发展起到了极为重要的作用。

文章来源： 前瞻网，石墨烯研究院，cnBeta，科技日报