“細(xì)胞漫游者”的藝術(shù)演繹圖。■ 圖片來源：《自然·通訊》

美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）研究人員設(shè)計(jì)了一種可在活細(xì)胞內(nèi)無(wú)線操作的微型天線,，該天線具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)甚至指導(dǎo)細(xì)胞活動(dòng)的潛力，為醫(yī)學(xué)診斷和治療以及研究其他科學(xué)過程開辟了新的前景,。研究論文發(fā)表在最近的《自然·通訊》雜志上,。  

研究人員將這項(xiàng)技術(shù)命名為“細(xì)胞漫游者”，形容其像火星漫游車一樣探索新的科學(xué)前沿,。他們首次演示了可在細(xì)胞內(nèi)工作并與3D生物系統(tǒng)兼容的天線,。研究者表示,，典型的生物電子界面大小為毫米甚至厘米級(jí)，不僅具有高度侵入性,，而且無(wú)法提供與單個(gè)細(xì)胞無(wú)線交互所需的分辨率,，特別是考慮到即使是一個(gè)細(xì)胞的變化也會(huì)影響整個(gè)生物體。新開發(fā)的天線比細(xì)胞小得多,，在對(duì)卵母細(xì)胞的研究中,，天線占細(xì)胞體積不到0.05%，不會(huì)損壞細(xì)胞,。  

傳統(tǒng)天線的尺寸與其發(fā)射和接收的電磁波的波長(zhǎng)相當(dāng),，而縮小天線尺寸會(huì)增加頻率，高頻會(huì)產(chǎn)生對(duì)活組織有害的熱量,。此次研究人員使用磁致伸縮材料制造微型天線,，將電磁波轉(zhuǎn)換為聲波，使波長(zhǎng)小了5個(gè)數(shù)量級(jí),，并開發(fā)了一種使用非均勻磁場(chǎng)將“細(xì)胞漫游者”引入細(xì)胞的新策略,。  

因此，用“細(xì)胞漫游者”來檢查細(xì)胞內(nèi)部,，不會(huì)像往常那樣破壞細(xì)胞,，能監(jiān)測(cè)細(xì)胞的發(fā)育或分裂，檢測(cè)不同的化學(xué)物質(zhì)和生物分子,，如酶,、物理變化和細(xì)胞壓力等，所有這些都可以在體內(nèi)實(shí)時(shí)進(jìn)行,。  

研究人員稱,，遞送技術(shù)也能與“細(xì)胞漫游者”集成在一起，結(jié)合的聚合物等材料會(huì)因化學(xué)或生物分子變化而發(fā)生質(zhì)量或應(yīng)力變化,，可檢測(cè)和監(jiān)測(cè)與疾病相關(guān)的生化和電學(xué)變化,，從而在癌癥、神經(jīng)退行性疾病研究,、藥物發(fā)現(xiàn)等領(lǐng)域發(fā)揮作用,。  

研究人員認(rèn)為，“細(xì)胞漫游者”還代表了信息技術(shù)領(lǐng)域的巨大進(jìn)步,，這是一個(gè)創(chuàng)新概念,，因?yàn)樗鼘鞲小⑼ㄐ藕托畔⒓夹g(shù)嵌入活細(xì)胞中,，這為極其精確的診斷,、治療和藥物發(fā)現(xiàn)提供了前所未有的機(jī)會(huì)，并在生物學(xué)和電子設(shè)備的交叉領(lǐng)域創(chuàng)造了新的研究方向。因此人們可以把“細(xì)胞漫游者”想象成在探險(xiǎn)——探索細(xì)胞的內(nèi)部世界,。