图：显微镜下的干细胞凋亡

人体内的细胞注定是要死亡的，有些死亡是生理性的，有些死亡则是病理性的，有关细胞死亡过程的研究，已成为生物学、医学研究的一个热点。人们已经知道细胞的死亡起码有两种方式，即细胞坏死与细胞凋亡。

细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象，在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞中起着必要的作用。它在生物体的进化、内环境的稳定以及多个系统的发育中起着重要的作用。细胞凋亡不仅是一种特殊的细胞死亡类型，而且具有重要的生物学意义及复杂的分子生物学机制。

因此，细胞凋亡率的测量一直是生物医学领域的基础性需求。

目前广泛使用的流式细胞术需要消耗荧光标记的抗体，且是一次性的，无法回收使用，成本高且耗时。

近日，南京大学电子科学与工程学院超导电子学研究所金飚兵教授、医学院侯亚义教授研究组在太赫兹医学应用研究方面取得新进展，他们合作报道了一种新型、简易监控细胞凋亡率的柔性生物传感器。该生物传感器对细胞无标记、无损害，是一种原位测量，可通过测量传感器谐振频率的变化反应细胞的凋亡率以及细胞状态的改变（如图1所示）。该研究成果发表在Applied Physics Letter。

图一：(a)太赫兹生物传感器的传输特性曲线，(b)太赫兹光谱系统测量生物传感器特性示意图

这种太赫兹生物传感器不需要使用任何标记物，对细胞无任何影响，只需要在细胞培养容器底部事先放置一枚该太赫兹生物传感器（如图2所示）即可，通过测量传感器谐振频率的变化即可得出细胞的凋亡率（如图3所示）。

图二：太赫兹生物传感器照片

图三：生物传感器谐振频率偏移与细胞凋亡率的线性关系曲线

进一步改进测量系统，可发展成实时监控细胞凋亡率，以及细胞状态变化，可重复使用的新型简单实用生物传感器，有望广泛推广使用。这是电子学、生物医学交叉研究应用领域的一项重大突破.

文章链接：

Caihong Zhang, et al, "Label-free measurements on cell apoptosis using a terahertz metamaterial-based biosensor," Appl. Phys. Lett. 108, 241105 (2016)

金飚兵教授简介：

南京大学电子科学与工程学院教授，博导，Email：bbjin@nju.edu.cn

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代表成果：

1） 建立了低温 THz光谱测量系统，大大拓宽了 THz光谱技术的应用范围，使之成为一个研究材料，生物分子，药物分子和超导材料的有效手段。

2）在MgB2 超导薄膜的微波和太赫兹表征方面，发现了反常电导率峰，揭示了MgB2 的双能隙特性在相干效应上的特殊表现；另外测得薄膜的表面电阻在THz波段小于正常金属， 表明超导无源器件在太赫兹波段仍然具有优越性。

（本文信息来源：南京大学网站；由e科网整理编辑）

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