心肌細(xì)胞可制成生物活性二極管
美國諾特丹大學(xué)官網(wǎng)14日發(fā)布公告稱,該校研究人員用心肌細(xì)胞和心臟成纖維細(xì)胞研制出一種生物活性二極管,開創(chuàng)了一種制造細(xì)胞電路的全新自組裝方法。這項(xiàng)發(fā)表在《先進(jìn)生物系統(tǒng)》雜志上的最新研究,向模擬人體生物系統(tǒng)相互作用和信息處理方式邁出了重要一步,有助于開發(fā)新型生物機(jī)器人以及為肌肉退行性疾病和心律失常患者提供新的療法。
諾特丹大學(xué)航天和力學(xué)工程副教授皮娜·佐羅圖娜的團(tuán)隊(duì),在設(shè)計(jì)中將心肌細(xì)胞和心臟成纖維細(xì)胞排列成矩形,并將激活細(xì)胞與非激活細(xì)胞分開,成功用這些活性細(xì)胞制成能單向傳導(dǎo)電信號(hào)的功能性二極管。
之前研究生物計(jì)算裝置通常選用轉(zhuǎn)基因單細(xì)胞或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),但單細(xì)胞依賴化學(xué)過程處理信息速度很慢;而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)信號(hào)的時(shí)間往往會(huì)延后10%,這些阻礙了生物信息處理系統(tǒng)的研發(fā)進(jìn)展。
而佐羅圖娜團(tuán)隊(duì)提供了一種全新選擇。心肌細(xì)胞是一種天然起搏裝置,心肌細(xì)胞電路可模擬心肌細(xì)胞的電活性頻率,通過其內(nèi)電信號(hào)傳遞信息。佐羅圖娜表示,心肌細(xì)胞除了具有對(duì)外來信號(hào)的天然起搏反應(yīng)能力,它還能通過細(xì)胞間相互作用與成纖維細(xì)胞緊密相連,從而沿著一個(gè)方向啟動(dòng)并擴(kuò)增信號(hào)。
心肌細(xì)胞為功能化生物結(jié)構(gòu)的研制打開了一扇新的大門,利用心肌細(xì)胞開發(fā)的計(jì)算組織,將賦予人體器官管控體內(nèi)機(jī)械裝置的神奇能力。最新研制的心肌細(xì)胞二極管還為將生物活性系統(tǒng)加入細(xì)胞電路鋪平了道路,從而可開發(fā)生物起搏器或生物傳感器等功能性控制單元,加快生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的發(fā)展。(記者 聶翠蓉)
總編輯圈點(diǎn)
生物計(jì)算機(jī)是人類期望在21世紀(jì)完成的偉大工程,是計(jì)算機(jī)世界中最年輕的分支。其體積小、功效高、運(yùn)算快、無信號(hào)干擾、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率低等特點(diǎn),展現(xiàn)出無限的應(yīng)用潛力;另一方面,因其具有生物活性,能夠和人體組織有機(jī)結(jié)合起來,它也將成為幫助人類學(xué)習(xí)創(chuàng)造、促進(jìn)恢復(fù)機(jī)體功能的理想工具。
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