能在人體組織里放置傳感器 或助研發半機器人
2012-08-29 21:40:13 本站原創
圖1 包含微小傳感器的3-D組織支架——研究學者認為通過將它們在組織中“培養”，日后可以將這些醫用傳感器植入病人體內。
英國每日郵報報道，近日美國麻省理工學院的研究學者發明了一種新技術，能夠在人體組織里放置傳感器，這使得結合人體和機器人技術創造半機器人離現實更進一步。為了控制工程組織的三維形狀，研究學者在微小的海綿狀支架上培養細胞。
這些設備可以移植入病人體內，或者用于實驗以研究組織對潛在藥物的反應。來自美國麻省理工學院、哈佛大學和波士頓兒童醫院的研究學者組成的小組正往組織支架上添加新的元素：電子傳感器。
這些由硅納米線制成的傳感器可以用于監測支架周圍組織的電活動，控制藥物釋放或者根據不同藥物對心臟組織跳動產生的效應而選擇合適的藥物。“對于這項研究我們非常興奮，” 麻省理工學院的David H. Koch研究所的羅伯特·蘭格教授這樣說道。“它使得我們離未來合成組織工程心臟更近了一步，同時它也顯示了新型納米材料在該領域的重要地位。”
研究學者利用環氧樹脂建造了這個新支架，環氧樹脂是種能產生多孔質3-D結構的無毒材料。嵌入在支架里的硅納米線向組織內生長的細胞傳遞電信號，同時也能從細胞中傳遞出信號。“這些支架不僅僅是細胞的機械支撐，它還包含多重傳感器。我們將細胞放在支架上培養，最終它將長成3D的工程組織。”
研究小組選用硅納米線作為電子傳感器是因為它們小、穩定，且能安全的植入活體組織，且對電流的反應比金屬電極更敏感。納米線直徑在30納米和80納米之間（大約是人一根頭發的1/1000）。它能夠檢測到小于千分之一瓦的電壓，這大約就是細胞內的電壓水平。
圖2 諸如機械戰警這樣的半機械人在科幻電影中屢見不鮮。目前麻省理工學院的研究學者正在朝將它變為現實邁進。
《自然材料研究》中研究學者利用它們的支架培養心臟、神經和肌肉組織。利用工程心臟組織，研究學者能夠檢測到細胞對去甲腎上腺素的反應，后者是一種用于增加心臟率的常用興奮劑。
美國哥倫比亞大學生物醫學工程的戈爾達娜﹒武尼亞克-諾瓦科維奇教授表示，這項工作解決了對電刺激有反應的工程細胞的需要，這將極大的促進了對心臟和神經系統疾病的治療。“這項研究展示了納米電子學是如何結合組織工程學檢測細胞的行為。”這種可植入設備使得醫生可以檢測到植入該設備的病人的炎癥或其他生化事件。
研究學者的最終目標是這種工程組織不僅能檢測的電或化學事件，還能夠通過釋放藥物，對它產生適當的反應。
