哈佛大学在干细胞外创造出半机械迷你器官

2019年08月12日 15:22 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,细胞发育一直以来都是一个很难研究的领域,这在很大程度上源于科研人员需要在不损害器官的情况下将传感器植入到细胞内的难度。现在,来自哈佛大学的研究人员则开发出了一种方法--通过将纳米电子技术整合到细胞培养中进而创造出“半机械类器官(cyborg organoids)”。

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为了了解疾病、相关发展或药物作用,科学家们通常必须要在培养皿中培养的细胞或动物身上进行实验。但无论是哪种研究结果并不总是对人体有效。简化的迷你器官或类器官成为了一个更接近人体的选择,为此近些年来,科学家们创造了大脑、心脏、肺、肝脏、肾脏和胃的微型版本。

然而想要详细研究这些微型3D器官却是一件非常困难的事情。一般来说,要么是因为传感器太大要么是灵活度不够进而损坏了细胞。

于是,来自哈佛大学工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员转换了思路--开发一种集成传感器。研究小组将其称为“半机械类器官”。

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这张图表显示了半机械类器官是如何形成的

研究人员首先选择了可伸缩网格形态的纳米电子传感器。据了解,这种传感器是由微型传感器网格结构组成,它们之间有弯曲的连接器。这种模式在过去的可穿戴电子设备中也曾出现过,在这种案例中通其作用是有助于拉伸和保持电子活动状态。

然后,研究人员将这些纳米粒被放在一层干细胞上,之后干细胞会在它们周围逐渐生长。随着时间的推移,细胞会长成3D有机结构并重新配置电子网格。最终的结果就是半机械类器官--具有全集成传感器的类器官。

这项研究的第一作者Jia Liu表示,如果他们能开发出如此柔韧、可伸缩和柔软的纳米电子产品,这样它们就能通过自然发育过程跟发育中的组织一起生长,在这个过程中嵌入式传感器则能对这个发育过程的整个活动展开测试,而最终得到的结果是一块 组织和完全分布和集成在这个组织的三维组织体积中的纳米级别设备。

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嵌入到类器官中的纳米电子网格具有弯曲结构

测试中,研究人员能将干细胞分化成心肌细胞,然后利用嵌入式传感器监测并记录细胞90天的活动。

研究小组指出,这项技术可以用来研究细胞是如何发育并分化成各种组织的,另外还可以找到开发新药和其他治疗方法的方法。

相关研究报告已发表在《Nano Letters》上。

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