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重大突破!新开发的一种“弹出式”电子传感器,可检测单个心脏细胞的异常行为

前瞻网 2022-02-02 13:52

 

产业数据

近日,加州大学圣地亚哥分校的工程师开发出了一种强大的新工具,利用微小的“弹出式”传感器,在不损害细胞的情况下,监测心脏细胞内的电活动。它可以让科学家们更详细地了解某些心脏疾病,如心律失常和心脏纤维化(心脏组织变硬或增厚)。

研究作者Yue Gu说:“研究电信号如何在不同细胞之间传播对于理解细胞功能和疾病的机制很重要。例如,这种信号的不规则性可能是心律失常的征兆。有了这个设备,我们可以放大到细胞水平,并获得非常高分辨率的图像,了解心脏状况。此外,我们还可以看到哪些细胞出现故障,哪些部分与其他部分不同步,并精确定位信号微弱的位置。”

该设备由一个3D阵列的微观场效应晶体管(FET)组成,形状像尖头。这些微小的FET可以穿透细胞膜而不会损伤细胞膜,并且足够敏感,可以直接探测到细胞内部的电信号,即使是非常微弱的电信号。为了避免被视为外来物质并在细胞内停留很长一段时间,FET被包裹在磷脂双分子层中。该FET可以同时监测来自多个细胞的信号,甚至可以在同一个细胞内的两个不同位置监测信号。

研究团队在培养的心肌细胞和实验室设计的心脏组织上测试了该设备。实验包括将细胞培养物或组织放在设备顶部,然后监测FET传感器接收到的电信号。通过观察哪些传感器首先检测到信号,然后测量其他传感器检测到信号所需的时间,该团队可以确定信号的传播方向和速度。

研究人员表示,这是第一次对单个心肌细胞内的信号传输进行这样的研究,下一步的计划是将该设备用于研究神经元内部的电活动。

该研究论文题为“Three-dimensional transistor arrays for intra- and inter-cellular recording”,已发表在Nature Nanotechnology上。

前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 3976DBC

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