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工程师可以创建精密的传感器以最小的干扰监控心脏细胞

2019-01-03 14:39:23 • 来源：

工程师们首次展示了一种能够在不影响其行为的情况下密切监测跳动心脏细胞的电子设备。东京大学，东京女子医科大学和日本RIKEN之间的合作产生了心脏细胞的功能性样本，其中软纳米网状传感器与组织直接接触。该装置可以帮助研究其他细胞，器官和药物。它还为未来的嵌入式医疗设备铺平了道路。

工程师可以创建精密的传感器以最小的干扰监控心脏细胞

在我们每个人的内心打败了一颗维持生命的心脏。不幸的是，器官并不总是完美的，有时会出错。关于心脏的这种或那种方式的研究对我们所有人来说都是至关重要的。因此，当东京大学Takao Someya教授的研究员Sunghoon Lee想出了可以监测功能细胞的超软电子传感器的想法时，他的团队抓住机会使用这种传感器来研究心脏细胞，或者心肌细胞，因为他们击败。

“当研究人员研究心肌细胞时，他们会在坚硬的培养皿中培养它们，并附着刚性的传感器探针。这会阻碍细胞随着样品跳动而自然移动，因此观察结果并不能很好地反映现实，”Lee说。“我们的nanomesh传感器使研究人员能够以更加忠实于自然界的方式研究心肌细胞和其他细胞培养物。关键是将传感器与柔性基质或碱基一起使用，以使细胞生长。”

在这项研究中，来自东京女子医科大学的合作者提供了一种健康的人类干细胞来源的心肌细胞培养物。培养基是一种非常柔软的材料，称为纤维蛋白凝胶。Lee将纳米网状传感器放置在细胞培养物的顶部，这是一个复杂的过程，包括在适当的时间去除和添加液体培养基。这对于正确定位纳米网格传感器很重要。

“精细的网状传感器很难完美地放置。这反映了制造它所需的精致触感，”Lee继续说道。“作为整个网状传感器基础的聚氨酯线条比人类头发薄10倍。它需要大量练习并将我的耐心推到极限，但最终我做了一些工作原型。”

为了制造传感器，首先将一种称为电纺的工艺将超细聚氨酯线挤出成平板，类似于一些常见的3D打印机的工作方式。然后将这种蜘蛛网状薄片涂在聚对二甲苯(一种塑料)上以加强它。通过使用模板的干蚀刻工艺去除网格的某些部分上的聚对二甲苯。然后将金施加到这些区域以制造传感器探针和通信线。额外的聚对二甲苯隔离探针，使其信号不会相互干扰。

使用三个探头，传感器读取三个位置的电压。对于那些观看医院戏剧的人来说，读数似乎很熟悉，因为它本质上是心电图。由于有多个探针，研究人员可以看到信号的传播，这些信号由细胞产生并触发细胞。这些信号被称为动作或野外电位，在评估药物对心脏的影响时非常重要。

“药物样本需要进入细胞样本，固体传感器会使药物分布不良或阻止它完全到达样本。因此纳米网格传感器的多孔性质是有意的，是整个想法的驱动力，”李说。 。“无论是用于药物研究，心脏监测还是减少动物测试，我都迫不及待地想看到这种设备在现场生产和使用。当我看到那些金线的特写图像时，我仍然感受到强烈的感觉。 “

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