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機(jī)械社區(qū)
標(biāo)題:
前沿科技之電子組織,監(jiān)測(cè)細(xì)胞
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作者:
掃街
時(shí)間:
2012-9-17 19:37
標(biāo)題:
前沿科技之電子組織,監(jiān)測(cè)細(xì)胞
哈佛大學(xué)的研究人員構(gòu)造出融合了生物組織和納米電子器件的材料,直接地說(shuō),就是晶體管和細(xì)胞構(gòu)成的網(wǎng)狀物。
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關(guān)于這一機(jī)械化有機(jī)體組織的研究被發(fā)表在《自然•材料學(xué)》(Nature Materials)雜志的網(wǎng)絡(luò)版上。它可以支持細(xì)胞生長(zhǎng),也可同時(shí)監(jiān)測(cè)著這些細(xì)胞的活動(dòng)。作者寫(xiě)道,機(jī)械化有機(jī)體組織允許研究人員即時(shí)追蹤細(xì)胞在三維環(huán)境中如何對(duì)藥物的反應(yīng),從而改進(jìn)體外藥物篩選。對(duì)于研發(fā)直接與神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息的假肢以及可感知?jiǎng)?chuàng)傷和疾病并作出反應(yīng)的組織植入物來(lái)說(shuō),這也是第一步。
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此前,為了探測(cè)生物系統(tǒng)的電活動(dòng),科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)了扁平靈活的裝置。它能沿著一個(gè)器官外側(cè)伸展,例如心臟,大腦或者皮膚(查看“制造能夠伸展的電子設(shè)備”)。但是這些材料只能在組織表面監(jiān)控電活動(dòng)。
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新的支架是由一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)制造的。2012年《科技創(chuàng)業(yè)》的TR35之一田博之也是這個(gè)團(tuán)隊(duì)的成員。
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此外,研究的團(tuán)隊(duì)還包括哈佛大學(xué)的化學(xué)家查爾斯• 利伯(Charles Lieber);波士頓兒童醫(yī)院生物材料和藥物傳遞實(shí)驗(yàn)室的主任丹尼爾•科恩(Daniel Kohane)以及麻省理工學(xué)院的化學(xué)工程師和學(xué)院教授羅伯特•蘭格(Robert Langer)。這個(gè)團(tuán)隊(duì)著手去設(shè)計(jì)一個(gè)使電子器件直接地與活體生物組織結(jié)合的三維支架。
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納米電子支架是薄金屬納米電線構(gòu)成的網(wǎng)狀物。它既可以伸直也可以彎曲,其間散布微小的能探測(cè)電活動(dòng)的晶體管。研究者折疊或者轉(zhuǎn)動(dòng)這種網(wǎng)狀物,讓它們形成三維結(jié)構(gòu),分別來(lái)模擬一塊組織或者一段血管。結(jié)果造出了既疏松又靈活的支架,對(duì)于電子元件來(lái)說(shuō)這可不容易。利伯說(shuō):“從力學(xué)上來(lái)講,這些支架是目前已制造的電子材料中最柔軟的一種?!?br />
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隨后,這一支架和可以被植入細(xì)胞,或和其他傳統(tǒng)生物材料(例如膠原蛋白)結(jié)合,成為混合支架。利伯補(bǔ)充到:“從材料學(xué)的遠(yuǎn)景來(lái)看,這種功能顯示,你幾乎可以將這種電子網(wǎng)狀物和任何東西結(jié)合?!?br />
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為了測(cè)試設(shè)備的感知能力,研究團(tuán)隊(duì)用活細(xì)胞進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。他們?cè)谥Ъ苌仙L(zhǎng)了神經(jīng)元,然后成功地監(jiān)控到細(xì)胞對(duì)興奮型神經(jīng)遞質(zhì)反應(yīng)的興奮活動(dòng)。他們還觀察了心臟細(xì)胞組織,發(fā)現(xiàn)一邊的心臟細(xì)胞和另一邊相比,搏動(dòng)方式略有不同。他們也在一段由卷曲結(jié)構(gòu)和平滑肌細(xì)胞構(gòu)成的的簡(jiǎn)化血管內(nèi)外監(jiān)測(cè)了pH值的變化。
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利伯說(shuō),這種在不同組織中監(jiān)測(cè)藥物反應(yīng)的支架,已經(jīng)讓許多制藥公司很感興趣。他說(shuō):“那是最近期的應(yīng)用,但不是最終目標(biāo)。”利伯希望,有朝一日可以開(kāi)發(fā)出移植組織。它能夠向醫(yī)生報(bào)告自身的功能活動(dòng),還可以在必要的時(shí)侯向組織提供即時(shí)反饋,例如把藥物釋放到皮膚或肺部。利伯說(shuō):“我們有機(jī)會(huì)把細(xì)胞系統(tǒng)和電子設(shè)備融合在一起?!?
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