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新型納米晶體管可直接探測(cè)細(xì)胞內(nèi)部

文章來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)發(fā)布日期:2010-08-16瀏覽次數(shù):66228

據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)、英國(guó)《自然》雜志網(wǎng)站8月12日?qǐng)?bào)道,美國(guó)哈佛大學(xué)化學(xué)家和工程師共同制造了一種新的V形納米晶體管,外膜覆有一層磷脂雙分子層,能非常容易地進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè),而不會(huì)對(duì)細(xì)胞造成任何可見(jiàn)傷害。

  這種新設(shè)備稱(chēng)為納米級(jí)場(chǎng)效應(yīng)傳感器或納米FETs,在本周出版的《科學(xué)》雜志上也有詳細(xì)描述。它比許多病毒更小。人體細(xì)胞直徑范圍大約為從10微米左右的神經(jīng)細(xì)胞到50微米的心臟細(xì)胞,而新型傳感器能測(cè)量5微米直徑的細(xì)胞。納米FETs有幾種系列,整體小于50納米的型號(hào),其納米線針直徑僅有15納米。

  當(dāng)前用于記錄神經(jīng)細(xì)胞及其他細(xì)胞內(nèi)電信號(hào)的玻璃吸液管只是微米級(jí)的,其上帶有一個(gè)電極,把吸液管夾在細(xì)胞膜上記錄電信號(hào)。但這項(xiàng)技術(shù)遠(yuǎn)不理想,領(lǐng)導(dǎo)該研究的馬薩諸塞州劍橋和哈佛大學(xué)化學(xué)家查爾斯·列勃說(shuō),吸液管是笨重的,工作時(shí)經(jīng)常損傷細(xì)胞。

  而納米FETs的外表涂有一層磷脂雙分子膜,這和細(xì)胞膜的組成是一樣的,能通過(guò)細(xì)胞膜融合,毫不費(fèi)力地進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部,這和細(xì)胞吞噬病毒或細(xì)菌的過(guò)程相似。這意味著插入納米FETs幾乎不會(huì)留下任何傷口,它可以進(jìn)入并停留在細(xì)胞里面,持續(xù)不斷地檢測(cè)。

  納米FETs有一個(gè)三維的靈活結(jié)構(gòu),有兩個(gè)覆膜納米線成V形60度角固定在頂端,與主體部分成120度角連接,工作時(shí)有電流通過(guò)納米晶體管。其可用于檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)的離子變化和電子信號(hào),尤其是神經(jīng)細(xì)胞;還可固定在受體或配體上,探測(cè)單細(xì)胞內(nèi)部的生化過(guò)程。研究小組演示了納米FETs的使用,用它刺入一個(gè)單個(gè)培養(yǎng)的胚胎雞心臟細(xì)胞,以2.3赫茲的頻率記錄下一系列電壓峰值,和細(xì)胞跳動(dòng)節(jié)律相一致。

  研究人員表示,這是10年內(nèi)個(gè)在細(xì)胞內(nèi)部用半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)的方法,是一種全新的細(xì)胞內(nèi)研究方法。他的小組已將設(shè)備用于神經(jīng)細(xì)胞,同時(shí)正在和麻省理工學(xué)院的研究小組合作,研究和納米線連結(jié)在一起的組織的生長(zhǎng)情況。

  列勃表示,他們的長(zhǎng)期目標(biāo)是將數(shù)字化和生物研究結(jié)合在一起,培養(yǎng)出人造組織,植入納米線以加強(qiáng)醫(yī)療監(jiān)測(cè)效果。