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科學家開發(fā)出熒光傳感器來跟蹤基于水凝膠的修復過程中的營養(yǎng)
來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/10/30

萊斯大學的生物工程師開發(fā)了可以懸浮在接種有活細胞的水凝膠支架中的熒光微粒。微?捎糜诒O(jiān)測水凝膠培養(yǎng)物中氧氣的存在,以幫助傷口愈合。來源:里德·威爾遜(Reid Wilson)

重要的是要知道一個人的新細胞正在得到營養(yǎng)。賴斯大學的科學家正在努力確定一種方法。


生物工程師Jane Grande-Allen的Rice實驗室發(fā)明了軟微粒傳感器,用于監(jiān)測水凝膠中的氧氣含量,水凝膠用作生長組織的支架。


賴斯布朗工程學院和其他地方正在開發(fā)的水凝膠可以放在受傷部位。它們充滿了活細胞,可以促進新肌肉,軟骨乃至整個器官的生長。理想情況下,水凝膠會吸引血管,這些血管會注入物質(zhì)并為細胞帶來營養(yǎng)。


格蘭德·艾倫(Grande-Allen)和她的團隊設(shè)計了他們的熒光顆粒,以報告凝膠中的氧氣含量。他們的工作發(fā)表在美國化學學會的《ACS生物材料科學與工程》雜志上。


格蘭德·艾倫說:“我們一直在與腸道機械生物學的研究者合作,希望找到一種簡單的方法來告訴我們在整個3-D組織培養(yǎng)物中我們所含的氧氣水平。” 他說:“當我們想要達到特定的氧氣水平時,我們要確保這就是細胞所吸收的氧氣。


她說:“有多種方法可以做到這一點。” “我們可以有計算模型,但是我們必須對氧氣滲透到培養(yǎng)基和3-D支架材料中的方式做出一些假設(shè)。更好的方法是直接對其進行測量,因此這就是我們的目標。”


主要作者里德·威爾遜(Reid Wilson),醫(yī)學博士。賴斯和貝勒醫(yī)學院的學生,以賴斯校友Matthew Sapp和賴斯研究生Sergio Barrios的工作為基礎(chǔ),開發(fā)了軟微粒,該微粒結(jié)合了基于鈀和參考熒光團的氧觸發(fā)熒光分子。


威爾遜經(jīng)歷了染料組合和濃度的幾次迭代,以開發(fā)出這些微粒。他說:“在三維培養(yǎng)物中使用對氧氣敏感的熒光團的問題是它們的信號亮度不夠高,無法可靠地進行測量! “因此,我們在微粒上裝載了高濃度的染料,這使得氧濃度的測量更具可重復性!


這些顆粒可以與活細胞一起懸浮在水凝膠中,測試表明它們對這些細胞沒有毒性?梢詮母鱾波長讀取熒光成分發(fā)出的信號,但是它們的功效在于將兩者的響應結(jié)合在一起,這使臨床醫(yī)生能夠測量組織中2毫米以內(nèi)的氧氣含量。


“雖然很小,但氧氣的擴散極限通常很小,”格蘭德·艾倫說!坝行┘毎浅=咏汗⿷,血紅蛋白會帶動血細胞帶入高水平的氧氣。但是微生物組中的某些細菌通常是厭氧的,并且在沒有氧氣的情況下可以更好地生存!


Grande-Allen說,當以適當?shù)牟ㄩL照射時,這些粒子不易發(fā)生光致漂白(褪色),也不會從水凝膠中沉出,因為較大的熒光粒子甚至在儲存一年后也容易發(fā)生。


她指出,軟骨和某些類型的病變心臟瓣膜等組織沒有血管網(wǎng)絡(luò),但它們的細胞卻蓬勃發(fā)展。她說:“我一直想知道這些細胞如何獲得營養(yǎng)以及它們需要生存什么。” “通過在我的實驗室中使用氧氣感應微粒和其他技術(shù)來拉伸生物和工程材料,我們可以開始著手回答這些問題!


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