纹身不仅可以“纹”在皮肤上,甚至可以“纹”在细胞上。在8月1日发表在《纳米快报》上的一项研究中,工程师们开发了一种由点和线组成的纳米级纹身。
这项技术首次允许科学家将光学元件或电子设备以类似纹身的排列方式附着在活细胞上,这些光学元件或电子设备可以同时弯曲,并适应细胞潮湿和流动的外部结构。这一突破使研究人员在跟踪单个细胞的健康状态方面向前迈进了一步。
领导这项研究的约翰·霍普金斯大学化学和生物分子工程教授大卫·格拉西亚斯(David Gracias)表示,利用这项技术,研究人员可以通过传感器实时远程监测和控制单个细胞的状态以及细胞的周围环境。“如果我们有跟踪单个细胞健康状况的技术,一些疾病将得到更早的诊断和治疗,而不是等到整个器官受损。”
Gracias致力于开发无毒、无创的生物传感器技术。他说,纳米级纹身填补了活细胞或组织与传统传感器和电子材料之间的空白。这种纹身本质上就像一个条形码或二维码。
“我们想在只有针尖十分之几的活细胞上纹身。这是在活细胞上安装传感器和电子设备的第一步。”格雷西亚斯说,即使细胞移动,纹身也可以坚持16个小时。
黄金以防止电子电路中的信号丢失或失真而闻名。研究人员使用排列成阵列的黄金形成纹身图案。他们将阵列放在成纤维细胞上,成纤维细胞是制造和维持人体组织的细胞,然后用分子胶处理阵列,并用藻酸盐凝胶膜将其转移到细胞上。金阵列附着在细胞上后,藻酸盐凝胶膜会自行溶解,金阵列上的分子胶会与细胞分泌的细胞外基质结合。
本文报道了如何使用水凝胶将纳米技术产品附着到人体皮肤或动物内脏上。Gracias团队展示的技术有望使光学传感器和电子设备在单细胞水平上与生物质兼容。
“我们已经证明,复杂的纳米图案可以附着在活细胞上,同时确保它们不会死亡。附着纹身的细胞能够存活和移动是非常重要的,因为活细胞往往与电子产品不兼容。”格雷西亚斯说。
除此之外,阵列构图也很重要。因为为了利用这项技术追踪生物信息,研究人员必须按照特定的模式排列传感器和布线,就像它们在电子芯片中的排列方式一样。
据悉,该团队计划尝试连接更复杂的纳米电路图,并对不同类型的细胞进行实验。(徐锐)
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https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01960
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