新型無線天線以高精度監(jiān)測生物電信號

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)測生物系統(tǒng)內(nèi)的電信號，包括微弱至2.5毫伏的來自心臟和大腦的信號。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《科學(xué)進展》雜志。

電信號是細胞之間進行通信的基礎(chǔ)。然而，精確記錄這些電信號一直面臨極大挑戰(zhàn)。

團隊開發(fā)出了有機電散射天線（OCEAN）。這款天線能同時記錄來自數(shù)千個位點的電信號，且空間分辨率高達微米級別。另外，OCEAN上的天線可將電信號轉(zhuǎn)換為光，生物實驗室中常見的標準光學(xué)顯微鏡即可輕松測量這些光。

團隊表示，有了這款無線天線，他們無需借助電線和放大器，就能對人體內(nèi)的細胞進行深入研究。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，從而實現(xiàn)更有針對性的治療。

為研制出這款天線，團隊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，團隊在單塊芯片上制造出數(shù)百萬個天線。這些天線的寬度僅1微米，具有出色的靈敏度，可檢測低至2.5毫伏的信號，遠遠低于神經(jīng)元用于通信的100毫伏信號。同時，這些設(shè)備還能捕捉電信號的快速變化，并在毫秒內(nèi)作出響應(yīng)。

目前，這款天線只能用于細胞外部。團隊計劃對其進行改進，使其能穿透細胞膜進行更精確地測量。