美國麻省理工學(xué)院(MIT)的一個(gè)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(dá)95%的水組成)的特殊性質(zhì)與基因改造的活細(xì)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)發(fā)光。
研究人員從細(xì)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(xiàng)研究發(fā)表在美國國家科學(xué)院(National Academy of Sciences；NAS)最近一期的院刊上，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(jī)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(xì)胞限制在潮濕和營養(yǎng)豐富的環(huán)境中，但它也夠堅(jiān)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(jì)，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(xì)控制的環(huán)境中以培養(yǎng)皿保存活細(xì)胞，因而難以利用活細(xì)胞在合成材料中的熒光性質(zhì)。在這項(xiàng)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(jìn)入，并將大腸桿菌細(xì)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(shí)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(gè)水凝膠中注滿營養(yǎng)成份，則可維持細(xì)菌細(xì)胞存活和活躍數(shù)天。
由混合彈性體/水凝膠復(fù)合物制成的手套指套與繃帶，填充對不同化學(xué)物質(zhì)起反應(yīng)的細(xì)胞，當(dāng)偵測病原體時(shí)即發(fā)出光澤
這種混合材料可嵌入窄通道，可設(shè)計(jì)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(jì)成都有相應(yīng)發(fā)光的細(xì)菌)，而打造出可穿戴的貼片或具有感測尖端的手套。“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(gè)理論模型，協(xié)助指導(dǎo)其他研究人員設(shè)計(jì)類似的活性材料和設(shè)備。Zhao預(yù)計(jì)，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。
編譯：Susan Hong
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