美用納米醫療電子材料研制出半機械肌體組織

　　美國哈佛大學(xué)近日宣稱(chēng)，該?？茖W(xué)家成功研發(fā)出一種新技術(shù)，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(wǎng)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(fā)育成肌體認同的組織，用以檢測肌體內部的細胞活動(dòng)變化而無(wú)任何不良反應。

　　一個(gè)與生物工程組織有關(guān)、長(cháng)期受到關(guān)注的問(wèn)題是，如何研制出一個(gè)系統，能夠在其被植入肌體后感應肌體組織的化學(xué)或電學(xué)變化，同時(shí)還可以為研究人員提供一種方法，來(lái)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(dòng)，但這會(huì )傷害到細胞和組織。”項目領(lǐng)導者、哈佛大學(xué)化學(xué)教授查爾斯·M·利伯說(shuō)，“利用這項新技術(shù)，我們能夠在生物系統的同一級別上進(jìn)行同樣的操作而不會(huì )傷害到它們。當然，將組織與電子器件合并起來(lái)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(lái)。”

　　此項研究是從尋找一個(gè)二維基質(zhì)開(kāi)始的。首先，研究人員將有機聚合物網(wǎng)絲纏繞在納米線(xiàn)周?chē)?，作為重要的感應元?然后，在網(wǎng)狀物中建造了一個(gè)與納米線(xiàn)感應元件相連的納米電極，使納米線(xiàn)晶體管能夠測定細胞的活動(dòng)而不傷害它們。這樣二維基質(zhì)的問(wèn)題就解決了。研究人員獲得的這個(gè)網(wǎng)狀海綿體(或網(wǎng)絲)，能夠被折疊或者卷曲到需要進(jìn)入的三維體之中。網(wǎng)狀物的構建過(guò)程與微芯片的蝕刻過(guò)程相似。

　　由于自主神經(jīng)系統記錄著(zhù)身體中pH值、化學(xué)、氧和其他要素的情況，并且在需要的時(shí)候作出反應，因此，研究人員選擇使用自主神經(jīng)系統來(lái)建造納米線(xiàn)。使用心臟細胞和神經(jīng)細胞，研究人員成功地將納米網(wǎng)狀物植入組織，而且不影響組織內細胞的發(fā)育和活動(dòng);通過(guò)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(fā)出的電信號，并且測量到心臟和神經(jīng)組織中藥物帶來(lái)的信號變化。他們表示，使用這一技術(shù)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(xué)或細胞環(huán)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(shù)成果的潛在應用領(lǐng)域很多，近期即可用于制藥產(chǎn)業(yè)。研究人員能夠使用該技術(shù)，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(fā)展。將來(lái)，該技術(shù)還可用于檢測人體對電刺激或藥物產(chǎn)生的內部變化和相應反應。

　　該研究成果發(fā)表在8月26日出版的《自然·材料》雜志上。