美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)和新加坡南洋理工大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種稱為“電子芯片上的器官”的平臺(tái)，該平臺(tái)可利用生物電傳感器對(duì)心臟細(xì)胞的電生理學(xué)進(jìn)行三維測(cè)量。相關(guān)研究成果發(fā)表在最近的《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。
研究人員將一系列由金屬電極或石墨烯傳感器制成的傳感器陣列固定在芯片表面，然后蝕刻出一個(gè)鍺金屬底層。移除這個(gè)底層后，生物傳感器陣列就可釋放并以桶形結(jié)構(gòu)從表面卷起。
研究團(tuán)隊(duì)在心臟球體（由心臟細(xì)胞制成的細(xì)長(zhǎng)器官）上測(cè)試了該平臺(tái)，這些三維心臟球體的寬度約為2—3根人類(lèi)頭發(fā)。通過(guò)將平臺(tái)盤(pán)繞在球體上，可高精度地收集電信號(hào)讀數(shù)。他們通過(guò)對(duì)卷起過(guò)程的力學(xué)分析精確地控制傳感器的形狀，以確保傳感器與心臟組織之間的接觸。該技術(shù)還可自動(dòng)調(diào)節(jié)傳感器和組織之間微妙“接觸”的水平，以避免因外部壓力而改變組織的生理?xiàng)l件，從而測(cè)量出高質(zhì)量的電信號(hào)。
多年來(lái)，電生理學(xué)測(cè)量只能在二維組織培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的細(xì)胞上完成。但現(xiàn)在，這些驚人的電生理學(xué)技術(shù)可以應(yīng)用于三維結(jié)構(gòu)。研究人員表示，其創(chuàng)建的三維自卷生物傳感器陣列可探索源自心肌細(xì)胞的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的電生理學(xué)，研究心臟組織再生和成熟，可用于治療心臟病發(fā)作后的受損組織或開(kāi)發(fā)治療疾病的新藥。
研究人員表示，“電子芯片上的器官”技術(shù)還有助于開(kāi)發(fā)和評(píng)估用于疾病治療的藥物功效，甚至可直接在人類(lèi)組織上篩選藥物和毒素，而不是在動(dòng)物組織上進(jìn)行測(cè)試。
