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美国霍普金斯大学开发单细胞纳米文身,可提前预警疾病

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美国约翰斯·霍普金斯大学工程师团队开发出了一种纳米级“文身”,呈现为附着在活细胞上的点和线。这一技术首次允许将光学元件或电子器件放置在带有文身样阵列的活细胞上,能牢固地粘贴,同时可弯曲并符合细胞潮湿和流体的外部结构。此项突破使人们向开发出可追踪单个细胞健康状况的设备又近了一步。研究成果发表在最新一期《纳米快报》上。

如果有技术能追踪单个细胞的健康状况,人们就能更早地诊断和治疗疾病,而不是等到整个器官受损才发现问题。此次的纳米文身弥合了活细胞与传统电子材料之间的差距,它们本质上更像一组条形码或二维码。

研究人员用金制成阵列形式的文身,再将阵列附着在人体成纤维细胞上,然后用分子胶处理阵列,并使用藻酸盐水凝胶膜转移到细胞上。藻酸盐水凝胶膜是一种凝胶状层压材料,在金粘附到细胞上后可溶解,阵列上的分子胶则与细胞分泌的细胞外基质薄膜黏合。

实验中,团队不但成功将复杂的纳米图案附着到了活细胞上,同时还确保细胞不会死亡。细胞可随着文身一起生存和移动,即使细胞移动,该结构也能够粘附在软细胞上16小时。

为了跟踪生物信息,研究人员将传感器和线路排列成特定模式,就像它们在电子芯片中的排列方式一样,这种以阵列形式连接点和线的能力,对于整个设备至关重要。

团队表示,这一成果是将传感器和电子器件附着在活细胞上的第一步。

人们熟悉的生物传感器,是将传感器技术和生物感知元素结合在一起,其可以较为精准地监测或分析生物体的某些特征。但随着技术不断进步,科学家开始将生物传感器的研究重点渐渐转移到了活细胞上。活细胞传感器并非刚刚出现,在实验室或部分应用中,其已经可以帮助人们进行药物筛选、毒理测试、化合物检测。不过,将传感器附着在单个独立细胞上以预警疾病信号,此前还未有过尝试。可以说,这是跨越生物学和工程学的又一大进步。

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