微型無線天線以高精度監(jiān)測生物電信號

科技日報2024年12月26日報道，美國麻省理工學院科學家研制出一款新型無線天線。它能以前所未有的精度監(jiān)測生物系統內的電信號，包括微弱至2.5 mV的來自心臟和大腦的信號。相關論文發(fā)表于最新一期《科學進展》雜志。

電信號是細胞之間進行通信的基礎。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換為光，生物實驗室中常見的標準光學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，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百萬個天線。這些天線的寬度僅1 μm，具有出色的靈敏度，可檢測低至2.5 mV的信號，遠遠低于神經元用于通信的100 mV信號。同時，這些設備還能捕捉電信號的快速變化，并在毫秒內作出響應。

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的測量。

（2024年12月26日" 劉霞" 科技日報）