重大突破！新開發(fā)的一種“彈出式”電子傳感器，可檢測(cè)單個(gè)心臟細(xì)胞的異常行為

近日，加州大學(xué)圣地亞哥分校的工程師開發(fā)出了一種強(qiáng)大的新工具，利用微小的“彈出式”傳感器，在不損害細(xì)胞的情況下，監(jiān)測(cè)心臟細(xì)胞內(nèi)的電活動(dòng)。它可以讓科學(xué)家們更詳細(xì)地了解某些心臟疾病，如心律失常和心臟纖維化（心臟組織變硬或增厚）。

研究作者Yue Gu說：“研究電信號(hào)如何在不同細(xì)胞之間傳播對(duì)于理解細(xì)胞功能和疾病的機(jī)制很重要。例如，這種信號(hào)的不規(guī)則性可能是心律失常的征兆。有了這個(gè)設(shè)備，我們可以放大到細(xì)胞水平，并獲得非常高分辨率的圖像，了解心臟狀況。此外，我們還可以看到哪些細(xì)胞出現(xiàn)故障，哪些部分與其他部分不同步，并精確定位信號(hào)微弱的位置。”

該設(shè)備由一個(gè)3D陣列的微觀場效應(yīng)晶體管(FET)組成，形狀像尖頭。這些微小的FET可以穿透細(xì)胞膜而不會(huì)損傷細(xì)胞膜，并且足夠敏感，可以直接探測(cè)到細(xì)胞內(nèi)部的電信號(hào)，即使是非常微弱的電信號(hào)。為了避免被視為外來物質(zhì)并在細(xì)胞內(nèi)停留很長一段時(shí)間，F(xiàn)ET被包裹在磷脂雙分子層中。該FET可以同時(shí)監(jiān)測(cè)來自多個(gè)細(xì)胞的信號(hào)，甚至可以在同一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的兩個(gè)不同位置監(jiān)測(cè)信號(hào)。

研究團(tuán)隊(duì)在培養(yǎng)的心肌細(xì)胞和實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的心臟組織上測(cè)試了該設(shè)備。實(shí)驗(yàn)包括將細(xì)胞培養(yǎng)物或組織放在設(shè)備頂部，然后監(jiān)測(cè)FET傳感器接收到的電信號(hào)。通過觀察哪些傳感器首先檢測(cè)到信號(hào)，然后測(cè)量其他傳感器檢測(cè)到信號(hào)所需的時(shí)間，該團(tuán)隊(duì)可以確定信號(hào)的傳播方向和速度。

研究人員表示，這是第一次對(duì)單個(gè)心肌細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳輸進(jìn)行這樣的研究，下一步的計(jì)劃是將該設(shè)備用于研究神經(jīng)元內(nèi)部的電活動(dòng)。

該研究論文題為“ Three-dimensional transistor arrays for intra- and inter-cellular recording”，已發(fā)表在 Nature Nanotechnology上。

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參考資料：https://phys.org/news/2021-12-pop-up-electronic-sensors-individual-heart.html

標(biāo)簽： 電子傳感器 心臟細(xì)胞