基于石墨烯晶体管的神经元网络离子通道传感

石墨烯是一种原子级薄的蜂窝状碳晶格，是一种高导电性二维材料，其暴露的电子结构为传感提供了理想平台。其生物相容、柔性与化学惰性，加之无悬键的特性，为与生物元件直接接口提供了新视角。当其卓越的电学与光学性质相结合时，石墨烯成为一种极具前景的生物电子材料。在石墨烯成功的生物集成中，通过人工膜通道的离子电流检测以及电活性细胞的胞外动作电位，为神经元活动的高空间分辨率和宽场成像铺平了道路。然而，包括信号幅度低、神经元信号的局限性与随机性，以及神经网络复杂结构与互连性带来的问题仍有待克服。最近，化学气相沉积（CVD）石墨烯中发现的晶界被证明能大幅提高石墨烯晶体管的灵敏度，提供纳米级传感位点。本文中，我们展示了在培养海马神经元的液体门控石墨烯场效应晶体管（G-FET）上实时检测单离子通道活动的能力。给出了对药物与参考电势门控的依赖性，并发现其与少数离子通道到石墨烯晶界的纳米级耦合相兼容。