新型納米晶體管在醫(yī)療檢測(cè)中的應(yīng)用

據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)、英國(guó)《自然》雜志網(wǎng)站8月12日?qǐng)?bào)道，美國(guó)哈佛大學(xué)化學(xué)家和工程師共同制造了一種最新的V形納米晶體管，外膜覆有一層磷脂雙分子層，能非常容易地進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)，而不會(huì)對(duì)細(xì)胞造成任何可見(jiàn)傷害。這種新設(shè)備稱為納米級(jí)場(chǎng)效應(yīng)傳感器或納米FETs，在本周出版的《科學(xué)》雜志上也有詳細(xì)描述。它比許多病毒更小。人體細(xì)胞直徑范圍大約為從10 微米左右的神經(jīng)細(xì)胞到50微米的心臟細(xì)胞，而新型傳感器能測(cè)量5微米直徑的細(xì)胞。納米FETs有幾種系列，整體小于50納米的型號(hào)，其納米線針直徑僅有 15納米。

當(dāng)前用于記錄神經(jīng)細(xì)胞及其他細(xì)胞內(nèi)電信號(hào)的玻璃吸液管只是微米級(jí)的，其上帶有一個(gè)電極，把吸液管夾在細(xì)胞膜上記錄電信號(hào)。但這項(xiàng)技術(shù)遠(yuǎn)不理想，領(lǐng)導(dǎo)該研究的馬薩諸塞州劍橋和哈佛大學(xué)化學(xué)家查爾斯·列勃說(shuō)，吸液管是笨重的，工作時(shí)經(jīng)常損傷細(xì)胞。

而納米FETs的外表涂有一層磷脂雙分子膜，這和細(xì)胞膜的組成是一樣的，能通過(guò)細(xì)胞膜融合，毫不費(fèi)力地進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，這和細(xì)胞吞噬病毒或細(xì)菌的過(guò)程相似。這意味著插入納米FETs幾乎不會(huì)留下任何傷口，它可以進(jìn)入并停留在細(xì)胞里面，持續(xù)不斷地檢測(cè)。

納米FETs有一個(gè)三維的靈活結(jié)構(gòu)，有兩個(gè)覆膜納米線成V形60度角固定在頂端，與主體部分成120度角連接，工作時(shí)有電流通過(guò)納米晶體管。其可用于檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)的離子變化和電子信號(hào)，尤其是神經(jīng)細(xì)胞;還可固定在受體或配體上，探測(cè)單細(xì)胞內(nèi)部的生化過(guò)程。研究小組演示了納米FETs的使用，用它刺 入一個(gè)單個(gè)培養(yǎng)的胚胎雞心臟細(xì)胞，以2.3赫茲的頻率記錄下一系列電壓峰值，和細(xì)胞跳動(dòng)節(jié)律相一致。

研究人員表示，這是10年內(nèi)第一個(gè)在細(xì)胞內(nèi)部用半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)的方法，是一種全新的細(xì)胞內(nèi)研究方法。他的小組已將設(shè)備用于神經(jīng)細(xì)胞，同時(shí)正在和麻省理工學(xué)院的研究小組合作，研究和納米線連結(jié)在一起的組織的生長(zhǎng)情況。

列勃表示，他們的長(zhǎng)期目標(biāo)是將數(shù)字化和生物研究結(jié)合在一起，培養(yǎng)出人造組織，植入納米線以加強(qiáng)醫(yī)療監(jiān)測(cè)效果。