Nature子刊,|,研究发现营养物质在儿童血癌中起着关键作用

电脉冲的产生及其在细胞或细胞网络中的传导是电生理学的基石。然而，该领域的进步受限于传感精度和当前记录技术的可扩展性。

12月23日，来自加州大学圣地亚哥分校NYU的研究人员在Nature Nanotechnology上在线发表了题为“Three-dimensional transistor arrays for intra- and inter-cellular recording”的研究论文，开发了一种强大的新工具，可以直接测量心脏细胞内电信号的运动和速度，使用微小的“弹出式”感应器，在不损坏细胞的情况下插入细胞，它可以用来获得更详细的了解心脏病和疾病。

电生理学方法已被用来阐明和调控电原细胞的活动。与细胞膜和间质之间的离子通量有关的跨膜电位是组织和器官的宏观电生理特征的基础。这一领域的研究主要是通过使用成熟的工具在单细胞或多细胞网络中进行高保真跨膜电位记录来推动。理想情况下，记录需要在大面积上高度准确和可扩展。传感器与细胞质的接触是需要直接进行细胞内感应的。贴片钳，以其各种形式，一直是记录跨膜电位的黄金标准。然而，在多个细胞上同时进行是一个挑战。

基于电压敏感染料的方法可以平行记录多个细胞，但受到细胞毒性和低时间分辨率的困扰。因此，人们探索了各种潜在的可扩展的细胞内电记录方法，包括无源电极和主动场效应晶体管（FETs）。无源电极由于其固有的大阻抗，很难采集到阈下和低振幅的细胞信号。有源场效应晶体管具有最小的接入阻抗和较宽的带宽，在细胞内传感或可扩展性方面显示出巨大的前景，但还没有被证明能满足这两方面的要求。

该研究报告了一个可扩展的三维（3D）场效应管阵列，用于感知二维（2D）培养物和三维组织结构中的细胞内和细胞间信号传导。这个阵列能够直接测量细胞内的信号传导速度，这与器官的病理学密切相关，其不规则性可能是严重疾病的暗示。证明心肌细胞的细胞内信号传导速度大约是传统报告的细胞间传导速度的五倍。细胞内和细胞间速度的差异表明细胞间的耦合效能。还展示了心肌细胞在心肌组织构建中的细胞内记录，揭示了信号的传导路径，这为体内的细胞内电生理研究铺平了道路。

参考文献：

http://dx.doi.org/10.1038/s41565-021-01040-w