美用納米電子材料研制出半機械肌體組織
2012-09-04 來源：科技日報
美國哈佛大學8月27日宣稱，該校科學家成功研發出一種新技術，可以向工程化人體組織植入一種具有功能性、生物相容性的納米級三維網狀物，首次研制出半機械組織。這種納米級“支架”與細胞一起被植入肌體后，可發育成肌體認同的組織，用以檢測肌體內部的細胞活動變化而無任何不良反應。
一個與生物工程組織有關、長期受到關注的問題是，如何研制出一個系統，能夠在其被植入肌體后感應肌體組織的化學或電學變化，同時還可以為研究人員提供一種方法，來直接刺激工程化組織并測定細胞的反應。
“目前我們對生命系統監控與干預的方法非常有限。只能使用電極測量細胞或組織中的活動，但這會傷害到細胞和組織。”項目領導者、哈佛大學化學教授查爾斯·M·利伯說，“利用這項新技術，我們能夠在生物系統的同一級別上進行同樣的操作而不會傷害到它們。當然，將組織與電子器件合并起來最為困難之處是，如何將組織底端與電子器件頂端連接起來。”
此項研究是從尋找一個二維基質開始的。首先，研究人員將有機聚合物網絲纏繞在納米線周圍，作為重要的感應元件；然后，在網狀物中建造了一個與納米線感應元件相連的納米電極，使納米線晶體管能夠測定細胞的活動而不傷害它們。這樣二維基質的問題就解決了。研究人員獲得的這個網狀海綿體（或網絲），能夠被折疊或者卷曲到需要進入的三維體之中。網狀物的構建過程與微芯片的蝕刻過程相似。
由于自主神經系統記錄著身體中pH值、化學、氧和其他要素的情況，并且在需要的時候作出反應，因此，研究人員選擇使用自主神經系統來建造納米線。使用心臟細胞和神經細胞，研究人員成功地將納米網狀物植入組織，而且不影響組織內細胞的發育和活動；通過使用植入器件的方法，研究人員可以檢測出組織深層細胞發出的電信號，并且測量到心臟和神經組織中藥物帶來的信號變化。他們表示，使用這一技術可同樣測量植入的生物工程血管內外pH值和其他生物化學或細胞環境的變化，如對炎癥、局部缺血的反應等。
研究人員認為，該項技術成果的潛在應用領域很多，近期即可用于制藥產業。研究人員能夠使用該技術，在三維組織而不是細胞培養的薄層上更為精確地研究藥物作用的最新發展。將來，該技術還可用于檢測人體對電刺激或藥物產生的內部變化和相應反應。
該研究成果發表在8月26日出版的《自然·材料》雜志上。
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（責任編輯：佳）
