从植入人体内到植入细胞的电子标签到底有什么魅力?

2018-08-10

去年,瑞典的一家科技公司通过在员工体内植入微芯片让员工分分钟变身“电子人”。 植入微芯片的员工可以利用这一微芯片来通关门禁、操作打印机以及从小吃店购买食物和饮料。近期,一项新的研究发现,小到可以放入细胞中的电子芯片能够帮助科学家实时跟踪和监视个体细胞的行为。这又将是RFID标签界的又一大重大突破。



研究者表示,这些独立的装置能够帮助我们分析从个体细胞发源的疾病。这种新型的电子设备就是微型射频识别(RFID)标签(以下统称“RFID标签”),它们的本质是一种可以从远处识别的条形码。


RFID电子标签通常是包含一个微型芯片和一个连接其上的天线。通过可以向其发射电磁信号的读写器,对RFID标签储存的数据,例如它的身份、生产日期、地点和储存处理方法等做出响应。无源的RFID标签没有不内置电池,相反它们依赖读取器所发射的信号中的能量来传输信息。


7月26日,《应用物理评论》(Physical Review Applied)中,研究人员详细报道了这一研究。研究人员表示,这使得它们(新兴的RFID标签)成为了已知最小的RFID标签。


目前,RFID标签已经在钥匙卡、收费通行证、图书馆书籍和许多其他物品中得以应用。但是,典型的RFID标签的尺寸介乎毫米到厘米之间。相比之下,这些新兴的RFID标签的大小只有22微米,大约是人类头发平均直径的五分之一。



相关负责人说道,尽管新兴的RFID标签仍然比许多细胞大,但它们能“应用在很多令人感兴趣的细胞上”,例如小鼠体内的黑色素瘤细胞、人类体内的黑色素瘤细胞、乳腺癌细胞、结肠癌细胞和健康的结缔组织细胞,这些都是研究人员发现的“令人感兴趣的细胞”。


未来,研究人员计划在几微米范围内监视在微型硅橡胶通道中移动的被标记的活细胞。“传感器和其他设备能够与这些微型标签结合来测量和展示很多事物,我们将实现此前从未有过的活细胞内的控制。未来的研究还可以探索发展更小的标签并找到持续跟踪它们的方法”,研究人员说。


来自休斯顿卫理公会研究所、未参与此项研究的生物工程师、系统生物学家史蒂芬?王(Stephen Wong)表示,“这是第一步我们在过程中不以探测、干扰细胞膜或破坏细胞的‘冒风险’方式向外界发送细胞的信号,它开启了活细胞研究的全新世界。”


这项将电子器件内置于细胞内的能力,将能够史无前例地帮助研究者理解并操纵细胞的行为。研究人员解释,“多数疾病的过程发源于一个到几个细胞的水平,但现在我们没有技术来检测人体中的个体细胞。如果能跟踪和监测个体细胞,也许就能在早期检测到疾病,这样就能尽早启动治疗,使治疗变得更加有效。”


未来,研究还应聚焦在扩展研究人员能扫描标签的范围,“目前无线接收器需要离细胞非常近才有用,然而这并不理想。当然,目前研究者所展示的已经是前进的很好一步了。”


举一个例子,一个细胞内的pH传感器将能够帮助测量其酸性。史蒂芬?王认为,“这体现了细胞的健康程度。此外,我们还可以测量葡萄糖来测量细胞代谢过程,以及细胞中许多其他分子。”


(图文来源于网络,侵珊)

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