“目前我們對生命系統(tǒng)監(jiān)控與干預的方法非常有限。只能使用電極測量細胞或組織中的活動，但這會傷害到細胞和組織。”項目領(lǐng)導者、哈佛大學化學教授查爾斯·M·利伯說，“利用這項新技術(shù)，我們能夠在生物系統(tǒng)的同一級別上進行同樣的操作而不會傷害到它們。當然，將組織與電子器件合并起來最為困難之處是，如何將組織底端與電子器件頂端連接起來。”
此項研究是從尋找一個二維基質(zhì)開始的。首先，研究人員將有機聚合物網(wǎng)絲纏繞在納米線周圍，作為重要的感應元件；然后，在網(wǎng)狀物中建造了一個與納米線感應元件相連的納米電極，使納米線晶體管能夠測定細胞的活動而不傷害它們。這樣二維基質(zhì)的問題就解決了。研究人員獲得的這個網(wǎng)狀海綿體（或網(wǎng)絲），能夠被折疊或者卷曲到需要進入的三維體之中。網(wǎng)狀物的構(gòu)建過程與微芯片的蝕刻過程相似。
由于自主神經(jīng)系統(tǒng)記錄著身體中pH值、化學、氧和其他要素的情況，并且在需要的時候作出反應，因此，研究人員選擇使用自主神經(jīng)系統(tǒng)來建造納米線。使用心臟細胞和神經(jīng)細胞，研究人員成功地將納米網(wǎng)狀物植入組織，而且不影響組織內(nèi)細胞的發(fā)育和活動；通過使用植入器件的方法，研究人員可以檢測出組織深層細胞發(fā)出的電信號，并且測量到心臟和神經(jīng)組織中藥物帶來的信號變化。他們表示，使用這一技術(shù)可同樣測量植入的生物工程血管內(nèi)外pH值和其他生物化學或細胞環(huán)境的變化，如對炎癥、局部缺血的反應等。
研究人員認為，該項技術(shù)成果的潛在應用領(lǐng)域很多，近期即可用于制藥產(chǎn)業(yè)。研究人員能夠使用該技術(shù)，在三維組織而不是細胞培養(yǎng)的薄層上更為精確地研究藥物作用的最新發(fā)展。將來，該技術(shù)還可用于檢測人體對電刺激或藥物產(chǎn)生的內(nèi)部變化和相應反應。
該研究成果發(fā)表在8月26日出版的《自然·材料》雜志上。
