ヤオ・ジュンの研究により、心疾患研究、薬物試験、再生医療のための、より精密なバイオメディカルデバイスが実現する可能性がある。 Work led by Jun Yao could lead to more precise biomedical devices for cardiac disease studies, drug testing and regenerative medicine
2022-08-24 マサチューセッツ大学アマースト校
細胞の状態を総合的に評価するには、機械的特性と電気的特性の両方を同時に把握することが必要で、この2つの特性は通常、異なるセンサーで測定され、使用するセンサーの数が増えるほど、細胞の機能が乱される度合いも大きくなる。
このセンサーは、3次元的に浮遊する半導体シリコンナノワイヤーで構成されています。細胞1個分よりはるかに小さいナノワイヤは、細胞膜に密着して細胞の活動を “聴く “ことができる。また、「聞く」生体電気的・生体機械的活動を電気センシング信号に変換し、検出するユニークな特性も備えている。
<関連情報>
- https://www.umass.edu/news/article/umass-amherst-researchers-pioneer-nanoelectronic-sensor-simultaneously-measures
- https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn2485
電気的・機械的細胞応答同時計測のためのバイオインスパイアード・ツーインワン・ナノトランジスタセンサー Bioinspired two-in-one nanotransistor sensor for the simultaneous measurements of electrical and mechanical cellular responses
Hongyan Gao ,Feiyu Yang,Kianoosh Sattari ,Xian Du ,Tianda Fu ,Shuai Fu,Xiaomeng Liu,Jian Lin, Yubing Sun,Jun Yao
Science Advances Published:24 Aug 2022
DOI: 10.1126/sciadv.abn2485
Abstract
The excitation-contraction dynamics in cardiac tissue are the most important physiological parameters for assessing developmental state. We demonstrate integrated nanoelectronic sensors capable of simultaneously probing electrical and mechanical cellular responses. The sensor is configured from a three-dimensional nanotransistor with its conduction channel protruding out of the plane. The structure promotes not only a tight seal with the cell for detecting action potential via field effect but also a close mechanical coupling for detecting cellular force via piezoresistive effect. Arrays of nanotransistors are integrated to realize label-free, submillisecond, and scalable interrogation of correlated cell dynamics, showing advantages in tracking and differentiating cell states in drug studies. The sensor can further decode vector information in cellular motion beyond typical scalar information acquired at the tissue level, hence offering an improved tool for cell mechanics studies. The sensor enables not only improved bioelectronic detections but also reduced invasiveness through the two-in-one converging integration.
