En nanotransistorsensor, der samtidigt måler elektrisk og mekanisk aktivitet i hjerteceller

Ved hjælp af en ophængt nanotråd har et forskerhold fra University of Massachusetts for første gang skabt en lillebitte sensor, der samtidigt kan måle elektriske og mekaniske cellulære responser i hjertevæv, hvilket virker lovende for hjertesygdomsstudier, lægemiddeltest og regenerativ medicin.

Elektro- og computerteknik (ECE) Ph.D. studerende Hongyan Gao, førsteforfatter af papiret udgivet online af tidsskriftet Science Advances , beskriver opfindelsen som "et nyt værktøj til forbedrede hjerteundersøgelser, der har potentiale til avancerede anvendelser i hjertesygdomsforsøg."

Fordi cellen er et grundlæggende funktionelt element i biologi, er dens mekaniske og elektriske adfærd to nøgleegenskaber, der indikerer celletilstand og derfor er vigtige for sundhedsovervågning, sygdomsdiagnose og vævsreparation.

"En omfattende vurdering af cellulær status kræver viden om både mekaniske og elektriske egenskaber på samme tid," siger forskerholdsleder Jun Yao, ECE assisterende professor og en biomedicinsk ingeniør adjunct. Disse to egenskaber måles normalt af forskellige sensorer, og graden af ​​forstyrrelse af cellens funktion stiger med antallet af sensorer, der bruges.

Sensoren er konstrueret af en 3D ophængt halvledende silicium nanotråd. Med sin størrelse meget mindre end en enkelt celle, kan nanotråden lappe tæt på cellemembranen og "lytte til" cellulære aktiviteter meget tæt. Den har også unikke egenskaber til at konvertere "hørte" bioelektriske og biomekaniske aktiviteter til elektriske sansesignaler til detektion.

"Udover at udvikle integrerede biochips er vores næste skridt at integrere nanosensorerne på fritstående stilladser for at innervere in vitro-væv til dybe vævsundersøgelser," siger Yao. "I det lange løb håber vi, at nanosensorerne sikkert kan leveres til levende hjertesystemer for forbedret helbredsovervågning og tidlig sygdomsdiagnose."

Konceptet med at fusionere flere sensorfunktioner i én enhed vil også udvide mulighederne for generel bio-interface-teknik, siger Yao. + Udforsk yderligere

En enhed baseret på 3D-transistor-arrays til indsamling af intra- og intercellulære optagelser