萊斯大學(xué)的生物工程師開發(fā)了可以懸浮在接種有活細(xì)胞的水凝膠支架中的熒光微粒。微�？捎糜诒O(jiān)測水凝膠培養(yǎng)物中氧氣的存在，以幫助傷口愈合。來源：里德·威爾遜（Reid Wilson）

重要的是要知道一個人的新細(xì)胞正在得到營養(yǎng)。賴斯大學(xué)的科學(xué)家正在努力確定一種方法。

生物工程師Jane Grande-Allen的Rice實驗室發(fā)明了軟微粒傳感器，用于監(jiān)測水凝膠中的氧氣含量，水凝膠用作生長組織的支架。

賴斯布朗工程學(xué)院和其他地方正在開發(fā)的水凝膠可以放在受傷部位。它們充滿了活細(xì)胞，可以促進(jìn)新肌肉，軟骨乃至整個器官的生長。理想情況下，水凝膠會吸引血管，這些血管會注入物質(zhì)并為細(xì)胞帶來營養(yǎng)。

格蘭德·艾倫（Grande-Allen）和她的團(tuán)隊設(shè)計了他們的熒光顆粒，以報告凝膠中的氧氣含量。他們的工作發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會的《ACS生物材料科學(xué)與工程》雜志上。

格蘭德·艾倫說：“我們一直在與腸道機(jī)械生物學(xué)的研究者合作，希望找到一種簡單的方法來告訴我們在整個3-D組織培養(yǎng)物中我們所含的氧氣水平。” 他說：“當(dāng)我們想要達(dá)到特定的氧氣水平時，我們要確保這就是細(xì)胞所吸收的氧氣。

她說：“有多種方法可以做到這一點。” “我們可以有計算模型，但是我們必須對氧氣滲透到培養(yǎng)基和3-D支架材料中的方式做出一些假設(shè)。更好的方法是直接對其進(jìn)行測量，因此這就是我們的目標(biāo)。”

主要作者里德·威爾遜（Reid Wilson），醫(yī)學(xué)博士。賴斯和貝勒醫(yī)學(xué)院的學(xué)生，以賴斯校友Matthew Sapp和賴斯研究生Sergio Barrios的工作為基礎(chǔ)，開發(fā)了軟微粒，該微粒結(jié)合了基于鈀和參考熒光團(tuán)的氧觸發(fā)熒光分子。

威爾遜經(jīng)歷了染料組合和濃度的幾次迭代，以開發(fā)出這些微粒。他說：“在三維培養(yǎng)物中使用對氧氣敏感的熒光團(tuán)的問題是它們的信號亮度不夠高，無法可靠地進(jìn)行測量�！� “因此，我們在微粒上裝載了高濃度的染料，這使得氧濃度的測量更具可重復(fù)性�！�

這些顆粒可以與活細(xì)胞一起懸浮在水凝膠中，測試表明它們對這些細(xì)胞沒有毒性�？梢詮母鱾�波長讀取熒光成分發(fā)出的信號，但是它們的功效在于將兩者的響應(yīng)結(jié)合在一起，這使臨床醫(yī)生能夠測量組織中2毫米以內(nèi)的氧氣含量。

“雖然很小，但氧氣的擴(kuò)散極限通常很小，”格蘭德·艾倫說�！坝行┘�(xì)胞非常接近血液供應(yīng)，血紅蛋白會帶動血細(xì)胞帶入高水平的氧氣。但是微生物組中的某些細(xì)菌通常是厭氧的，并且在沒有氧氣的情況下可以更好地生存�！�

Grande-Allen說，當(dāng)以適當(dāng)?shù)牟ㄩL照射時，這些粒子不易發(fā)生光致漂白（褪色），也不會從水凝膠中沉出，因為較大的熒光粒子甚至在儲存一年后也容易發(fā)生。

她指出，軟骨和某些類型的病變心臟瓣膜等組織沒有血管網(wǎng)絡(luò)，但它們的細(xì)胞卻蓬勃發(fā)展。她說：“我一直想知道這些細(xì)胞如何獲得營養(yǎng)以及它們需要生存什么。” “通過在我的實驗室中使用氧氣感應(yīng)微粒和其他技術(shù)來拉伸生物和工程材料，我們可以開始著手回答這些問題。”