懸浮納米線的 SEM（掃描電子顯微鏡）圖像。來源：姚俊

使用懸浮納米線，馬薩諸塞大學的一個研究小組創(chuàng)建了一種微型傳感器，可以同時測量心臟組織中的電和機械細胞反應(yīng)，有望用于心臟病研究、藥物測試和再生醫(yī)學。

電氣和計算機工程(ECE) 博士 學生 Hongyan Gao 是《科學進展》雜志在線發(fā)表的論文的作者，他將這項發(fā)明描述為“一種改進心臟研究的新工具，具有在心臟病實驗中具有前沿應(yīng)用的潛力�！�

由于細胞是生物學中的基本功能元素，其機械和電學行為是指示細胞狀態(tài)的兩個關(guān)鍵特性，因此對于健康監(jiān)測、疾病診斷和組織修復(fù)非常重要。

“對細胞狀態(tài)的評估需要同時了解機械和電氣特性，”研究小組負責人、ECE 助理教授和生物醫(yī)學工程副教授 Jun Yao 說。這兩個屬性通常由不同的傳感器測量，并且細胞功能受到干擾的程度隨著使用的傳感器數(shù)量的增加而增加。

該傳感器由 3D 懸浮半導體硅納米線構(gòu)成。由于其尺寸比單個細胞小得多，納米線可以緊密地貼在細胞膜上并非常緊密地“傾聽”細胞活動。它還具有將“聽到”的生物電和生物力學活動轉(zhuǎn)換為用于檢測的電傳感信號的獨特特性。

傳感器結(jié)構(gòu)和細胞傳感器接口的示意圖。學分：姚俊

“除了開發(fā)集成生物芯片，我們的下一步是將納米傳感器集成在獨立支架上，以支配體外組織進行深層組織研究，”姚說。“從長遠來看，我們希望納米傳感器能夠輸送到活體心臟系統(tǒng)，以改善健康監(jiān)測和早期疾病診斷。”

姚說，在一個設(shè)備中合并多種傳感功能的概念也將拓寬通用生物界面工程的能力。