“细胞漫游者”可在细胞内部世界探险

2022-09-27 08:42:58     来源:科技日报

   科技日报记者 张梦然

美国麻省理工学院(MIT)研究人员设计了一种可在活细胞内无线操作的微型天线,该天线具有实时监测甚至指导细胞活动的潜力,为医学诊断和治疗以及研究其他科学过程开辟了新的前景。研究论文发表在最近的《自然·通讯》杂志上。


“细胞漫游者”的艺术演绎图。“细胞漫游者”是一种细胞内天线,用于探索和增强细胞的内部世界。
图片来源:《自然·通讯》

研究人员将这项技术命名为“细胞漫游者”,形容其像火星漫游车一样探索新的科学前沿。他们首次演示了可在细胞内工作并与3D生物系统兼容的天线。研究者表 示,典型的生物电子界面大小为毫米甚至厘米级,不仅具有高度侵入性,而且无法提供与单个细胞无线交互所需的分辨率,特别是考虑到即使是一个细胞的变化也会 影响整个生物体。新开发的天线比细胞小得多,在对卵母细胞的研究中,天线占细胞体积不到0.05%,不会损坏细胞。

传统天线的尺寸与其发射和接收的电磁波的波长相当,而缩小天线尺寸会增加频率,高频会产生对活组织有害的热量。此次研究人员使用磁致伸缩材料制造微型天线,将电磁波转换为声波,使波长小了5个数量级,并开发了一种使用非均匀磁场将“细胞漫游者”引入细胞的新策略。

因此,用“细胞漫游者”来检查细胞内部,不会像往常那样破坏细胞,能监测细胞的发育或分裂,检测不同的化学物质和生物分子,如酶、物理变化和细胞压力等,所有这些都可以在体内实时进行。

研究人员称,递送技术也能与“细胞漫游者”集成在一起,结合的聚合物等材料会因化学或生物分子变化而发生质量或应力变化,可检测和监测与疾病相关的生化和电学变化,从而在癌症、神经退行性疾病研究、药物发现等领域发挥作用。

研究人员认为,“细胞漫游者”还代表了信息技术领域的巨大进步,这是一个创新概念,因为它将传感、通信和信息技术嵌入活细胞中,这为极其精确的诊断、治疗 和药物发现提供了前所未有的机会,并在生物学和电子设备的交叉领域创造了新的研究方向。因此人们可以把“细胞漫游者”想象成在探险——探索细胞的内部世 界。


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