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麻省理工大學(xué)成功研發(fā)遇毒發(fā)光的活性傳感器
點擊次數(shù)：446 發(fā)布時間：2017-2-28
美國麻省理工學(xué)院(MIT)的一個跨學(xué)科研究小組打造出一種新型的活性傳感器，其方式是結(jié)合水凝膠（由高達95%的水組成）的特殊性質(zhì)與基因改造的活細胞，使其富有彈性與生物兼容性，并可在遇到某種化學(xué)物質(zhì)時發(fā)光。
研究人員從細胞注入的水凝膠中制造出不同的穿戴式傳感器，包括帶有指套的橡膠手套在觸摸經(jīng)化學(xué)污染的表面后發(fā)出光澤，以及一種貼在人體皮膚上的繃帶，在按壓到化學(xué)物質(zhì)后會發(fā)亮。
這項研究發(fā)表在美國國家科學(xué)院(National Academy of Sciences；NAS)zui近一期的院刊上，文中展示了這種新材料有潛力能感測在環(huán)境中與人體中的化學(xué)物質(zhì)。
根據(jù)MIT機械工程副教授Xuanhe Zhao的說法，這種混合的“活性材料”適用于感測各種不同的化學(xué)物質(zhì)和污染物，應(yīng)用范圍從犯罪現(xiàn)場調(diào)查和法醫(yī)科學(xué)到污染監(jiān)測和醫(yī)療診斷等。雖然水凝膠能有效地將活細胞限制在潮濕和營養(yǎng)豐富的環(huán)境中，但它也夠堅韌且具有生物兼容性，足以與其他軟性橡膠材料共同設(shè)計，從而打造出多功能的生物化學(xué)傳感器。
在過去，科學(xué)家只能在仔細控制的環(huán)境中以培養(yǎng)皿保存活細胞，因而難以利用活細胞在合成材料中的熒光性質(zhì)。在這項研究中，研究人員先采用3D印刷和微成型技術(shù)，制造出水凝膠層和圖案化的窄信道。
接著，研究人員融合水凝膠至一層彈性氣孔，使氧氣得以進入，并將大腸桿菌細胞注入通道中，使其在與某些化學(xué)物質(zhì)(可讓水凝膠通過)接觸時發(fā)出熒光。將水凝膠/彈性混合材料浸泡在營養(yǎng)液中，使得整個水凝膠中注滿營養(yǎng)成份，則可維持細菌細胞存活和活躍數(shù)天。
這種混合材料可嵌入窄通道，可設(shè)計成對各種生物化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)(可將每一種化學(xué)物質(zhì)設(shè)計成都有相應(yīng)發(fā)光的細菌)，而打造出可穿戴的貼片或具有感測的手套。“活性貼片”在感測到各自的化學(xué)敏感物質(zhì)即以發(fā)亮作回應(yīng)。
該研究小組還開發(fā)出一個理論模型，協(xié)助指導(dǎo)其他研究人員設(shè)計類似的活性材料和設(shè)備。Zhao預(yù)計，這種手套或橡膠鞋底內(nèi)襯化學(xué)感測水凝膠或繃帶，即可用于檢測感染或疾病跡象。