工程師創建精密的感測器，以最小的干擾監控心臟細胞

工程師們首次展示了一種能夠在不影響其行為的情況下密切監測跳動心臟細胞的電子設備。東京大學，東京女子醫科大學和日本RIKEN之間的合作產生了心臟細胞的功能性樣本，其中軟納米網狀感測器與組織直接接觸。該裝置可以幫助研究其他細胞，器官和藥物。它還為未來的嵌入式醫療設備鋪平了道路。

在我們每個人的內心打敗了一顆維持生命的心臟。不幸的是，器官並不總是完美的，有時會出錯。關於心臟的這種或那種方式的研究對我們所有人來說都是至關重要的。因此，當東京大學Takao Someya教授的研究員Sunghoon Lee想出了可以監測功能細胞的超軟電子感測器的想法時，他的團隊抓住機會使用這種感測器來研究心臟細胞，或者心肌細胞，因為他們擊敗。

「當研究人員研究心肌細胞時，他們會在堅硬的培養皿上培養它們並附著剛性的感測器探針。這些會阻礙細胞隨著樣品跳動而自然移動，因此觀察結果並不能很好地反映現實，」Lee說。「我們的nanomesh感測器使研究人員能夠以更加忠實於自然界的方式研究心肌細胞和其他細胞培養物。關鍵是將感測器與柔性基質或鹼基一起使用，以使細胞生長。」

在這項研究中，來自東京女子醫科大學的合作者提供了一種健康的人類幹細胞來源的心肌細胞培養物。培養基是一種非常柔軟的材料，稱為纖維蛋白凝膠。Lee將納米網狀感測器放置在細胞培養物的頂部，這是一個複雜的過程，包括在適當的時間去除和添加液體培養基。這對於正確定位納米網格感測器很重要。

「精細的網狀感測器很難完美地放置。這反映了製造它所需的精緻觸感，」Lee繼續說道。「作為整個網狀感測器基礎的聚氨酯線條比人類頭髮薄10倍。它需要大量練習並將我的耐心推到極限，但最終我做了一些工作原型。」

為了製造感測器，首先將一種稱為電紡的工藝將超細聚氨酯線擠出成平板，類似於一些常見的3D印表機的工作方式。然後將這種蜘蛛網狀薄片塗在聚對二甲苯（一種塑料）上以加強它。通過使用模板的干蝕刻工藝去除網格的某些部分上的聚對二甲苯。然後將金施加到這些區域以製造感測器探針和通信線。額外的聚對二甲苯隔離探針，使其信號不會相互干擾。

使用三個探頭，感測器讀取三個位置的電壓。對於那些觀看醫院戲劇的人來說，讀數似乎很熟悉，因為它本質上是心電圖。由於有多個探針，研究人員可以看到信號的傳播，這些信號由細胞產生並觸發細胞。這些信號被稱為動作或野外電位，在評估藥物對心臟的影響時非常重要。

「藥物樣本需要進入細胞樣本，固體感測器會使藥物分布不良或阻止它完全到達樣本。因此納米網格感測器的多孔性質是有意的，是整個想法的驅動力，」李說。 。「無論是用於藥物研究，心臟監測還是減少動物測試，我都迫不及待地想看到這種設備在現場生產和使用。當我看到那些金線的特寫圖像時，我仍然感受到強烈的感覺。 「

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