哈佛大學在幹細胞外創造出半機械迷你器官

據外媒報道，細胞發育一直以來都是一個很難研究的領域，這在很大程度上源於科研人員需要在不損害器官的情況下將感測器植入到細胞內的難度。現在，來自哈佛大學的研究人員則開發出了一種方法--通過將納米電子技術整合到細胞培養中進而創造出「半機械類器官(cyborg organoids)」。

為了了解疾病、相關發展或藥物作用，科學家們通常必須要在培養皿中培養的細胞或動物身上進行實驗。但無論是哪種研究結果並不總是對人體有效。簡化的迷你器官或類器官成為了一個更接近人體的選擇，為此近些年來，科學家們創造了大腦、心臟、肺、肝臟、腎臟和胃的微型版本。

然而想要詳細研究這些微型3D器官卻是一件非常困難的事情。一般來說，要麼是因為感測器太大要麼是靈活度不夠進而損壞了細胞。

於是，來自哈佛大學工程與應用科學學院(SEAS)的研究人員轉換了思路--開發一種集成感測器。研究小組將其稱為「半機械類器官」。

這張圖表顯示了半機械類器官是如何形成的

研究人員首先選擇了可伸縮網格形態的納米電子感測器。據了解，這種感測器是由微型感測器網格結構組成，它們之間有彎曲的連接器。這種模式在過去的可穿戴電子設備中也曾出現過，在這種案例中通其作用是有助於拉伸和保持電子活動狀態。

然後，研究人員將這些納米粒被放在一層幹細胞上，之後幹細胞會在它們周圍逐漸生長。隨著時間的推移，細胞會長成3D有機結構並重新配置電子網格。最終的結果就是半機械類器官--具有全集成感測器的類器官。

這項研究的第一作者Jia Liu表示，如果他們能開發出如此柔韌、可伸縮和柔軟的納米電子產品，這樣它們就能通過自然發育過程跟發育中的組織一起生長，在這個過程中嵌入式感測器則能對這個發育過程的整個活動展開測試，而最終得到的結果是一塊 組織和完全分布和集成在這個組織的三維組織體積中的納米級別設備。

嵌入到類器官中的納米電子網格具有彎曲結構

測試中，研究人員能將幹細胞分化成心肌細胞，然後利用嵌入式感測器監測並記錄細胞90天的活動。

研究小組指出，這項技術可以用來研究細胞是如何發育並分化成各種組織的，另外還可以找到開發新葯和其他治療方法的方法。

相關研究報告已發表在《Nano Letters》上。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b02512

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