Immagine SEM (microscopio elettronico a scansione) di un nanofilo sospeso. Credito:Jun Yao
Utilizzando un nanofilo sospeso, un team di ricerca dell'Università del Massachusetts ha creato per la prima volta un minuscolo sensore in grado di misurare simultaneamente le risposte cellulari elettriche e meccaniche nel tessuto cardiaco, un lavoro promettente per studi sulle malattie cardiache, test farmacologici e medicina rigenerativa.
Dottorato di ricerca in Ingegneria Elettrica e Informatica (ECE). studente Hongyan Gao, primo autore del paper pubblicato online dalla rivista Science Advances , descrive l'invenzione come "un nuovo strumento per studi cardiaci migliorati che ha il potenziale per applicazioni all'avanguardia negli esperimenti sulle malattie cardiache".
Poiché la cellula è un elemento funzionale di base in biologia, i suoi comportamenti meccanici ed elettrici sono due proprietà chiave che indicano lo stato cellulare e di conseguenza sono importanti per il monitoraggio della salute, la diagnosi delle malattie e la riparazione dei tessuti.
"Una valutazione completa dello stato cellulare richiede la conoscenza allo stesso tempo delle proprietà meccaniche ed elettriche", afferma il leader del team di ricerca Jun Yao, assistente professore ECE e collaboratore di ingegneria biomedica. Queste due proprietà vengono solitamente misurate da sensori diversi e il grado di alterazione della funzione della cellula aumenta con il numero di sensori utilizzati.
Il sensore è costituito da un nanofilo di silicio semiconduttore sospeso in 3D. Con le sue dimensioni molto più piccole di una singola cellula, il nanofilo può aderire saldamente alla membrana cellulare e "ascoltare" le attività cellulari molto da vicino. Ha anche proprietà uniche per convertire le attività bioelettriche e biomeccaniche "udite" in segnali di rilevamento elettrico per il rilevamento.
Schema della struttura del sensore e dell'interfaccia cellula-sensore. Credito:Jun Yao
"Oltre allo sviluppo di biochip integrati, il nostro prossimo passo è integrare i nanosensori su scaffold indipendenti per innervare i tessuti in vitro per studi sui tessuti profondi", afferma Yao. "A lungo termine, speriamo che i nanosensori possano essere forniti in sicurezza ai sistemi cardiaci viventi per un migliore monitoraggio della salute e una diagnosi precoce delle malattie".
Il concetto di unire più funzioni di rilevamento in un unico dispositivo amplierà anche le capacità dell'ingegneria bio-interfaccia generale, afferma Yao. + Esplora ulteriormente
