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MIT科学家开发出可穿戴活性传感器

文章来源: 博亚体育app入口官网下载发布时间:2022-08-22 00:57
本文摘要:来自麻省理工学院的工程师和生物学家通过合作,设计出有一种“活性材料”——植入了活细胞的水凝胶片,这种水凝胶片质地结实、富裕弹性且具备生物相容性,植入的细胞经基因修饰,当遇上特定的化学物质时会闪烁。在公开发表于《美国国家科学院院刊》(ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences)上的论文中,研究人员论证了这种材料作为新型传感器,借以监测环境或人体中的化学物质的极大潜力。

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来自麻省理工学院的工程师和生物学家通过合作,设计出有一种“活性材料”——植入了活细胞的水凝胶片,这种水凝胶片质地结实、富裕弹性且具备生物相容性,植入的细胞经基因修饰,当遇上特定的化学物质时会闪烁。在公开发表于《美国国家科学院院刊》(ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences)上的论文中,研究人员论证了这种材料作为新型传感器,借以监测环境或人体中的化学物质的极大潜力。研究人员找到,水凝胶含有水分的环境,有助营养物的维持和转基因细菌的存活并维持活性。

如图所示,当细菌对特定的化学物质作出号召时,细菌在基因起到持续性收到明亮。该团队利用植入细胞的水凝胶制作了多种可穿着传感器,还包括一只橡胶手套,当指尖触碰不受化学物质污染的表面时,不会收到光泽。还制作了一种绷带,当贴在咬破化学物质的人体皮肤上时,不会显得闪闪发亮。

MIT机械工程系副教授赵选贺回应,他的团队研发的活性材料在检测化学物质和污染物方面有辽阔的应用于空间。例如,从犯罪现场调查到法医科学,从污染监测到医疗临床等领域。

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“通过这种设计,人们可以在装置中放进有所不同类型的细菌,以命令环境中的毒素或皮肤上的疾病。”生物工程和电气工程与计算机科学副教授TimothyLu认为,“我们的成果展出了活性材料及涉及装置的应用于潜力。

”给材料流经生命Lu和他在MIT制备生物学小组的同事专门从事生物电路研究,对活细胞(如大肠杆菌)内的生物质展开基因重组,使其能有序地发挥作用,这十分像电路中的逻辑步骤。利用此方法,科学家可以新的设计细胞以继续执行特定功能,例如感官病毒和毒素的不存在并发出信号。然而,这些新的转基因细胞大多仅有能在培养皿中存活,科学家可以小心地掌控培养皿中维持细胞活性所需的各种营养水平——而这种环境条件想读取制备材料中则是十分艰难的。

“生产活性材料所面对的首要挑战是,如何培育这些活细胞,使它们能存活下来并继续执行一定的功能。”Lu说道,“培育细胞必须湿度、营养,一些还必须氧气。第二个挑战则是如何避免它们从材料中萎缩。”为了应付这些拦路石,其他研究人员用于来自基因工程细胞的冷冻干燥后的化学提取物,并将它们融合到纸上,以产生低成本的病毒检测临床试纸。

但是Lu指出,提取物不像活细胞那样,可以在较长时间内维持其功能,并且在检测病原体时有更高的的灵敏度。其他科研团队已将心肌细胞疫苗到橡胶薄膜上以生产硬的、“活的”执行器或机器人。然而,当经过重复倾斜后,这些膜材料有可能再次发生裂痕,从而造成活细胞的外泄。


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