“細胞晶體管”：開創(chuàng)生物電子新時代

Max Planck Institute(德國慕尼黑)的研究人員已經(jīng)開發(fā)了一種細胞晶體管(Cell-transistor)界面，他們認為此舉將開創(chuàng)生物電子的新時代， 從而能讓細胞在不受破壞的過程中，對它進行控制和研究。 

在一次由學(xué)院生物化學(xué)家Peter Fromherz準備的展示中，活細胞在晶體管陣列的上部生長，因此使得硅芯片能直接的監(jiān)控細胞的活動。 這種芯片被用來測試新藥對活細胞的效果,然后測試結(jié)果能立即從芯片中讀取出來，研究人員稱這一應(yīng)用可加速藥品的開發(fā)。 

“我們研究半導(dǎo)體和活細胞的電界面，” Fromherz說，“這一基礎(chǔ)的研究為將來在生物傳感器、醫(yī)學(xué)修復(fù)術(shù)、腦研究和神經(jīng)計算的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。” 

傳統(tǒng)上，為了研究內(nèi)部的工作方式，活細胞必然會遭到破壞。例如，在研究各種藥物對細胞中血清素含量的影響時，要求應(yīng)用片鉗電極(patch-clamp electrode)，從而使讀取進出細胞的離子流成為可能。這一技術(shù)使殺死細胞的速度放緩，并且把樣本的有用性限定到了幾個小時的測試時間。 

相比之下，在晶體管陣列上正在生長的細胞允許細胞晶體管界面發(fā)揮作用，只要營養(yǎng)物質(zhì)被供給到細胞。在Max Planck 的測試中，研究人員首先把直接放在血清素受體下放置的晶體管柵極放在每個活細胞上。當(dāng)受體的離子通道打開讓血清素通過時，柵極的電位出現(xiàn)了變化，從而調(diào)節(jié)了晶體管的源-漏電流。這一活動用計算機控制的監(jiān)控電路進行了記錄。 

研究人員也證實了他們的界面能立即就各種藥物對血清素的劑量/效果關(guān)系作出評估。由界面所提供的計算機控制暗示，利用這樣的生物電子器件，藥物發(fā)明測試的整個電池可以被自動化(地實現(xiàn))。 

目前，研究人員已經(jīng)對這一概念進行了證實，他們計劃建立一個更為通用的測試裝置，以期把活細胞利用到像毒素檢測這樣的其它應(yīng)用當(dāng)中。