工程師們首次展示了一種電子設備，可以在不影響心臟細胞行為的情況下密切監(jiān)測跳動的心臟細胞。東京大學、東京婦女醫(yī)科大學和日本的RIKEN合作，生產了一種心臟細胞的功能樣本，其中含有一個與組織直接接觸的軟納米傳感器。這個裝置可以幫助研究其他細胞、器官和藥物。它也為未來的嵌入式醫(yī)療設備鋪平了道路。
我們每個人的內心都跳動著一顆維持生命的心。不幸的是，這個器官并不總是完美的，有時會出錯。無論如何，對心臟的研究對我們所有人來說都是至關重要的。因此，當東京大學Takao Someya教授的研究小組的研究員SunghonLee提出了一個能監(jiān)測正常細胞的超聲波電子傳感器的想法時，他的團隊抓住了這個機會，利用這個傳感器來研究心臟細胞，也就是心肌細胞，就在它們跳動的時候。
李說：“當研究人員研究心肌細胞的動作時，他們會把它們培養(yǎng)在硬培養(yǎng)皿上，并附加剛性傳感器探針。這些都會阻礙細胞在樣本跳動時移動的自然傾向，因此觀察并不能很好地反映現實情況�！薄拔覀兊募{米傳感器讓研究人員可以更忠實地研究心肌細胞和其他細胞培養(yǎng)物的性質。關鍵是將這種傳感器與一種靈活的基質或基質結合起來，使細胞得以生長。”
在這項研究中，東京女子醫(yī)科大學的合作者提供了一種來自人類干細胞的心肌細胞的健康培養(yǎng)。培養(yǎng)的基礎是一種叫做纖維蛋白凝膠的非常柔軟的材料。Lee將納米傳感器放置在細胞培養(yǎng)的頂部，這是一個復雜的過程，需要在適當的時間去除和添加液體培養(yǎng)基。這對于正確定位納米傳感器是很重要的。
“精細的網格傳感器很難完美地放置。這反映了最初制作它所需的微妙觸覺，”Lee繼續(xù)說�！皹嫵烧麄�網狀傳感器基礎的聚氨酯鏈比人類頭發(fā)薄10倍。經過大量的練習，我的耐心被推到了極限，但最終我制作了一些工作原型�！�
為了制造這種感應器，首先，一種叫做靜電紡絲的方法將超細聚氨酯線擠成一張平板，類似于一些普通的3D打印機的工作方式。這種蜘蛛網狀的薄片，然后涂上一種塑料的對二甲苯，以加強它。在網格的某些部分上的對二甲苯是通過一個模版的干法蝕刻工藝去除的。然后將黃金應用于這些區(qū)域，以制造傳感器探針和通訊線路。另外的二甲苯分離探針，這樣它們的信號就不會互相干擾。
用三個探針，傳感器讀取三個位置的電壓。對于任何看過醫(yī)院戲劇的人來說，這種讀數似乎都很熟悉，因為它本質上是一種心電圖。由于有了多個探針，研究人員可以看到信號的傳播，這些信號是由細胞產生并觸發(fā)其跳動的。這些信號被認為是一種動作或場電位，在評估藥物對心臟的影響時是極其重要的。
李說：“藥物樣本需要到達細胞樣本，固體傳感器要么會很難分發(fā)藥物，要么會阻止它完全到達樣本。因此納米傳感器的多孔性質是有意的，是整個想法背后的驅動力。”“無論是用于藥物研究、心臟監(jiān)測還是為了減少動物試驗，我都迫不及待地想要看到這種設備被生產出來并投入使用。當我看到那些金線的特寫圖像時，我仍然有一種強烈的感覺。”
