新技术可以为健康问题提供早期预警

附着在活细胞上的点和线——这是一项突破，使研究人员距离追踪单个细胞的健康又近了一步。

这项新技术首次允许将光学元件或电子器件放置在带有纹身样阵列的活细胞上，这些阵列粘贴在细胞上，同时弯曲并符合细胞潮湿和流体的外部结构。

化学和生物分子教授戴维·格拉西亚斯(David Gracias)表示：“如果你想象一下未来这一切会发生什么，我们希望拥有传感器来实时远程监控和控制单个细胞的状态以及这些细胞周围的环境。”约翰·霍普金斯大学的工程学教授领导了这项技术的开发。“如果我们有技术来追踪孤立细胞的健康状况，我们也许可以更早地诊断和治疗疾病，而不必等到整个器官受损。”

详细信息发表在Nano Letters上。

致力于开发对身体无毒、无创的生物传感器技术的格拉西亚斯表示，纹身弥合了活细胞或组织与传统传感器和电子材料之间的差距。他说，它们本质上就像条形码或二维码。

“我们正在讨论在比大头针头小数十倍的活体物体上放置电子纹身之类的东西，”格拉西亚斯说。“这是将传感器和电子器件附着在活细胞上的第一步。”

即使细胞移动，该结构也能够粘附在软细胞上 16 小时。

研究人员用金制成阵列形式的纹身，这种材料以其防止电子线路信号丢失或失真的能力而闻名。他们将阵列附着在人体中形成​​和维持组织的细胞(称为成纤维细胞)上。然后用分子胶处理阵列，并使用藻酸盐水凝胶膜转移到细胞上，藻酸盐水凝胶膜是一种凝胶状层压材料，在金粘附到细胞上后可以溶解。阵列上的分子胶与细胞分泌的称为细胞外基质的薄膜粘合。

先前的研究已经展示了如何使用水凝胶将纳米技术粘附到人体皮肤和动物内脏上。通过展示如何将纳米线和纳米点粘附到单细胞上，格拉西亚斯的团队正在解决使光学传感器和电子器件在单细胞水平上与生物物质兼容的长期挑战。

“我们已经证明，我们可以将复杂的纳米图案附着到活细胞上，同时确保细胞不会死亡，”格拉西亚斯说。“细胞可以随着纹身一起生存和移动，这是一个非常重要的结果，因为活细胞和工程师用来制造电子产品的方法之间通常存在显着的不相容性。”

该团队以阵列形式连接点和线的能力也至关重要。为了使用这项技术来跟踪生物信息，研究人员必须能够将传感器和线路排列成特定的模式，就像它们在电子芯片中的排列方式一样。

“这是一个具有特定间距的阵列，”格拉西亚斯解释说，“而不是一堆随意的点。”

该团队计划尝试连接更复杂的纳米电路，这些纳米电路可以在原地停留更长时间。他们还想用不同类型的细胞进行实验。