包含微小傳感器的3-D組織支架

英國每日郵報報道，近日美國麻省理工學(xué)院的研究學(xué)者發(fā)明了一種新技術(shù)，能夠在人體組織里放置傳感器，這使得結合人體和機器人技術(shù)創(chuàng )造半機器人離現實(shí)更進(jìn)一步。為了控制工程組織的三維形狀，研究學(xué)者在微小的海綿狀支架上培養細胞。

這些設備可以移植入病人體內，或者用于實(shí)驗以研究組織對潛在藥物的反應。來(lái)自美國麻省理工學(xué)院、哈佛大學(xué)和波士頓兒童醫院的研究學(xué)者組成的小組正往組織支架上添加新的元素：電子傳感器。

這些由硅納米線(xiàn)制成的傳感器可以用于監測支架周?chē)M織的電活動(dòng)，控制藥物釋放或者根據不同藥物對心臟組織跳動(dòng)產(chǎn)生的效應而選擇合適的藥物?！皩τ谶@項研究我們非常興奮，” 麻省理工學(xué)院的David H. Koch研究所的羅伯特·蘭格教授這樣說(shuō)道?！八沟梦覀冸x未來(lái)合成組織工程心臟更近了一步，同時(shí)它也顯示了新型納米材料在該領(lǐng)域的重要地位?！?

研究學(xué)者利用環(huán)氧樹(shù)脂建造了這個(gè)新支架，環(huán)氧樹(shù)脂是種能產(chǎn)生多孔質(zhì)3-D結構的無(wú)毒材料。嵌入在支架里的硅納米線(xiàn)向組織內生長(cháng)的細胞傳遞電信號，同時(shí)也能從細胞中傳遞出信號?！斑@些支架不僅僅是細胞的機械支撐，它還包含多重傳感器。我們將細胞放在支架上培養，最終它將長(cháng)成3D的工程組織?！?

研究小組選用硅納米線(xiàn)作為電子傳感器是因為它們小、穩定，且能安全的植入活體組織，且對電流的反應比金屬電極更敏感。納米線(xiàn)直徑在30納米和80納米之間（大約是人一根頭發(fā)的1/1000）。它能夠檢測到小于千分之一瓦的電壓，這大約就是細胞內的電壓水平。

 諸如機械戰警這樣的半機械人在科幻電影中屢見(jiàn)不鮮。目前麻省理工學(xué)院的研究學(xué)者正在朝將它變?yōu)楝F實(shí)邁進(jìn)。

《自然材料研究》中研究學(xué)者利用它們的支架培養心臟、神經(jīng)和肌肉組織。利用工程心臟組織，研究學(xué)者能夠檢測到細胞對去甲腎上腺素的反應，后者是一種用于增加心臟率的常用興奮劑。

美國哥倫比亞大學(xué)生物醫學(xué)工程的戈爾達娜﹒武尼亞克-諾瓦科維奇教授表示，這項工作解決了對電刺激有反應的工程細胞的需要，這將極大的促進(jìn)了對心臟和神經(jīng)系統疾病的治療?！斑@項研究展示了納米電子學(xué)是如何結合組織工程學(xué)檢測細胞的行為?！边@種可植入設備使得醫生可以檢測到植入該設備的病人的炎癥或其他生化事件。

研究學(xué)者的最終目標是這種工程組織不僅能檢測的電或化學(xué)事件，還能夠通過(guò)釋放藥物，對它產(chǎn)生適當的反應。