211service.com
Kiborga audu monitori šūnas
Pētnieki no Hārvardas universitātes ir izveidojuši materiālu, kas apvieno nanomēroga elektroniku ar bioloģiskiem audiem - burtisku tranzistoru un šūnu tīklu.
Vadu sastatnes: Algināts (balts), no jūras aļģēm iegūts materiāls, ko izmanto tradicionālajās šūnu sastatnēs, tiek nogulsnēts ap nanomēroga metāla stieplēm (viltus krāsas brūnā krāsā), veidojot trīsdimensiju elektroniskas sastatnes.
Kiborgam līdzīgie audi, kas aprakstīti tiešsaistē vietnē Dabas materiāli , atbalsta šūnu augšanu, vienlaikus uzraugot šo šūnu aktivitātes. Tas varētu uzlaboties in vitro narkotiku skrīnings, ļaujot pētniekiem izsekot, kā šūnas trīsdimensiju vidē reaģē uz zālēm reāllaikā, saka autori. Tas var būt arī pirmais solis ceļā uz protezēšanu, kas tieši sazinās ar nervu sistēmu, un audu implantiem, kas uztver ievainojumus vai slimības un reaģē uz tiem.
Iepriekš, lai pārbaudītu dzīvo sistēmu elektrisko aktivitāti, zinātnieki ir izstrādājuši plakanas, elastīgas ierīces, kas stiepjas gar orgāna ārpusi, piemēram, sirds , smadzenes , vai āda (skatiet Izstiepjamas elektronikas izgatavošana ). Bet šie materiāli uzrauga tikai elektrisko aktivitāti audu virsmā.
Jaunās sastatnes izgatavoja pētnieku komanda, kurā ietilpst Boži Tians, 2012. gada loceklis. Tehnoloģiju apskata TR35 (skat 35 novatori, kas jaunāki par 35 gadiem: Boži Tjans ); Hārvardas universitātes ķīmiķis Čārlzs Lībers; Daniels Kohane, Bostonas Bērnu slimnīcas Biomateriālu un zāļu piegādes laboratorijas direktors; un Roberts Langers, ķīmijas inženieris un MIT institūta profesors. Grupa nolēma izstrādāt trīsdimensiju sastatnes, kas integrē elektroniku tieši dzīvos audos.
Nanoelektroniskās sastatnes tika izgatavotas no plānas metāla nanovadu sieta, vai nu taisnas, vai saliektas, ar sīkiem tranzistoriem, kas nosaka elektrisko aktivitāti. Pētnieki salocīja vai sarullēja sietu trīsdimensiju struktūrā, lai imitētu attiecīgi audu gabalu vai asinsvadu. Rezultāts ir sastatnes, kas ir gan porainas, gan elastīgas — elektronikai tas nav viegls uzdevums. Šīs sastatnes ir mehāniski mīkstākie elektroniskie materiāli, kas jebkad ir izgatavoti, saka Lībers.
Pēc tam sastatnes tika iesētas ar šūnām vai apvienotas ar parastajiem biomateriāliem, piemēram, kolagēnu, hibrīda sastatnēs. No materiālu viedokļa tas parāda, ka šos elektroniskos tīklus var apvienot ar praktiski jebko, piebilst Lībers.
Lai pārbaudītu konstrukcijas sensora spējas, komanda veica eksperimentus ar dzīvām šūnām. Viņi audzēja neironus sastatnēs, pēc tam veiksmīgi uzraudzīja šūnu degšanas aktivitāti, reaģējot uz ierosinošiem neirotransmiteriem; viņi novēroja, ka sirds šūnas vienā audu pusē pukst smalki citādi nekā šūnas otrā pusē; un viņi uzraudzīja pH izmaiņas vienkāršotā asinsvada iekšpusē un ārpusē, kas izgatavots no velmētas konstrukcijas un gludo muskuļu šūnām.
Lībers saka, ka daudzi farmācijas uzņēmumi jau ir izrādījuši interesi par sastatnēm, lai uzraudzītu zāļu reakciju dažādos audos. Viņš saka, ka tas ir tuvākā termiņa pielietojums, bet ne galvenais mērķis. Kādu dienu Lībers vēlētos izstrādāt audu transplantātus, kas varētu ziņot ārstiem par savu funkciju un nepieciešamības gadījumā sniegt tūlītēju atgriezenisko saiti ar audiem, piemēram, izdalot zāles ādā vai plaušās. Viņš saka, ka mums ir iespēja apvienot elektroniku ar šūnu sistēmām.