Nat Nanotechnol：别伤了我的心！监控心肌细胞的全新设备问世
2019-01-30 小通 生物通
近日，东京大学、东京女子医科大学和理化研究所（RIKEN）的研究人员首次展示了一种柔软的电子传感器，能够在不影响其行为的情况下密切监控心肌细胞。这项成果发表在《Nature Nanotechnology》杂志上。
近日，东京大学、东京女子医科大学和理化研究所（RIKEN）的研究人员首次展示了一种柔软的电子传感器，能够在不影响其行为的情况下密切监控心肌细胞。这项成果发表在《Nature Nanotechnology》杂志上。
（图片来自原文）
每个人都有一颗跳动的心脏。然而，这种重要的器官并不总是完美的，有时也会出点问题。如何通过电子设备长时间监控心肌细胞功能，而不影响其自然运动，这仍然是一个挑战。
近日，东京大学、东京女子医科大学和理化研究所（RIKEN）的研究人员首次展示了一种柔软的电子传感器，能够在不影响其行为的情况下密切监控心肌细胞。这项成果发表在《Nature Nanotechnology》杂志上。研究人员认为，该设备还有助于其他细胞、器官和药物的研究。
东京大学的Sunghoon Lee表示：“人们在研究心肌细胞时，总是在坚硬的培养皿上培养它们，并附上硬质的传感器探针。当心肌细胞跳动时，这些设备往往会造成阻碍，因此观察结果并不能很好地反映事实。”他也是这篇论文的第一作者。
在这项研究中，东京女子医科大学的研究人员提供了由人类诱导多能干细胞（iPSC）衍生而来的心肌细胞培养物。培养基是一种称为纤维蛋白凝胶的柔软材料。Lee等人将超柔软的纳米网状传感器置于细胞培养物的顶部。这个过程很复杂，需要在适当的时间去除和添加液体培养基。
“精细的网状传感器很难完美地放置。这也反映了制造时的精致手艺，”Lee谈道。“整个网状传感器所用的聚氨酯线条比人类头发还要细十倍。因此，我需要多次练习，并十分耐心。”
在制造这些传感器时，人们首先用一种称为电纺的工艺将超细的聚氨酯线条挤在一块薄片上，然后用二甲苯来包被这种蜘蛛网状的薄片，从而起到加固作用。之后，他们去除某些位置的二甲苯并镀上金，以便形成传感器探针。其他位置的二甲苯隔离探针，使其信号不会相互干扰。
利用三个探头，传感器读取三个位置的电压。这种读数是医生熟悉的，因为它本质上是心电图。由于有多个探针，研究人员可以观察到信号的传播，这些信号由细胞产生并触发细胞跳动。在评估药物对心脏的作用时，这些信号非常重要。
研究人员表示，这种纳米网状传感器能够在液体环境中维持可靠的操作，连续96小时记录心肌细胞的动作电位，而不存在网状设备的明显降解，或心肌细胞的损伤。
“药物需要进入细胞样本，而固体传感器会使药物分布不均或阻止它接触样本，因此我们采用了多孔的纳米网状传感器，”Lee谈道。“无论是用在药物研究、心脏监控还是为了减少动物实验，我都迫不及待地想看到这种设备在现场的使用。”
原始出处：Lee S1, Sasaki D2, Kim D1, et al. Ultrasoft electronics to monitor dynamically pulsing cardiomyocytes. Nat Nanotechnol. 2018 Dec 31.
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