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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，有望用于心臟病研究、藥物測試和再生醫學。

電氣和計算機工程(ECE) 博士 學生 Hongyan Gao 是《科學進展》雜志在線發表的論文的作者，他將這項發明描述為“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的兩個關鍵特性，因此對于健康監測、疾病診斷和組織修復非常重要。

“對細胞狀態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量的增加而增加。

該傳感器由 3D 懸浮半導體硅納米線構成。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換為用于檢測的電傳感信號的獨特特性。

傳感器結構和細胞傳感器接口的示意圖。學分：姚俊

“除了開發集成生物芯片，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，以改善健康監測和早期疾病診斷。”

姚說，在一個設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。