超小型纳米探针:未来已来,不止人机交互和半机械人的飞跃
发表时间:2019-10-08 09:28:26 作者:雕刻机

超小型纳米探针:未来已来,不止人机交互和半机械人的飞跃

感谢哈佛大学的利伯研究小组(lieber group)以及萨里大学和延世大学科学家们的最新研究成果,机器增强人类——或科幻小说中所称的半机器人——离成为现实又近了一步。

研究人员已经攻克了制造可伸缩纳米探针阵列的艰巨任务,这种阵列足够小,可以记录人类心脏细胞和初级神经元的内部工作。

从细胞中读取电子活动的能力是许多生物医学程序的基础,比如大脑活动图谱和神经修复术。开发新的工具,用于细胞内电生理学(细胞内运行的电流),打破物理极限(时空分辨率),同时减少侵袭性可能提供一个深入了解电致细胞和他们的网络组织,以及人机界面的新方向。

在《自然-纳米技术》杂志发表的一篇论文中,萨里高级技术研究所(ati)和哈佛大学的科学家们详细介绍了他们是如何制造出一组用于细胞内记录的超小型u型纳米线场效应晶体管探针的。这个令人难以置信的小结构被用来清晰地记录初级神经元和其他电原细胞的内部活动,该设备具有多通道记录的能力。

萨里大学的赵云龙博士说:“如果我们的医疗专业人士可以更加了解我们的身体状况,将帮助我们活得更久,重要的是,我们推动了现代科学的边界,以给他们最好的工具来完成他们的工作。要实现这一点,人与机器之间的交互是必须的。

“我们的超小型、灵活的纳米线探针可能是一个非常强大的工具,因为它们可以测量细胞内信号的振幅,可以与膜片钳技术测量的振幅相媲美;由于该设备的优点是可伸缩的,它引起的不适较少,不会对细胞造成致命的损害(细胞质膨胀)。通过这项工作,我们发现了关于尺寸和曲率如何影响设备内在化和细胞内记录信号的明确证据。”

美国哈佛大学教授查尔斯·利伯说:“该工作是将合成的纳米构件集成到芯片和圆片规模数组的重要一步,从而让我们可以解决可伸缩的胞内记录的长期挑战。

“对包括我们在内的许多人来说,科学之美在于,它面临着推动假设和未来工作的挑战。从长远来看,我们看到这些探测器的发展增强了我们的能力,最终驱动先进的高分辨率脑机接口,并可能最终使半机器人成为现实。”

这项令人兴奋、雄心勃勃的工作说明了学术合作的价值。除了升级我们用来监测细胞的工具的可能性,这项工作还为机器和人类交互奠定了基础,它们可以改善世界各地的生活。

赵云龙博士和他的团队目前正在研究新型储能设备、电化学探测、生物电子设备、传感器和3d软电子系统。欢迎具有储能、电化学、纳米制造、生物电子学、组织工程等专业背景的本科生、研究生和博士后与赵博士联系,进一步探讨合作机会。