使用电力控制细胞的运动听起来像是来自生物工业科幻小说中的东西。但是,加州大学伯克利分校的科学家表明,确实有可能,甚至可以操纵细胞形成大学熊吉祥物的相似之处。
使用电流,研究人员能够控制细胞流入各种地层。新的开发项目可能会导致各种现实世界的应用,例如“智能绷带”,这些应用可以帮助加速伤口和其他伤害的愈合过程。他们的发现也可以被认为是组织工程中的重要突破。团队出版它在《自然材料》杂志中的发现。
该研究是在人体中最多的细胞上皮细胞上进行的,分为单层。在对上皮细胞层的每厘米施加了五伏电压的电流后,研究人员发现可以操纵细胞以按照施加电流产生的电场进行移动。
“这是第一个数据,显示直接电流可用于故意指导上皮细胞的迁移,”说加州大学伯克利分校生物工程研究生丹尼尔·科恩(Daniel Cohen)。 “有许多自然系统,其特性和行为是由大量各个部分的相互作用引起的 - 沙丘,鸟类群,鱼类学校,甚至我们组织中的细胞。就像几个绵羊对绵羊的牧群行为的巨大控制一样,我们可能能够进行类似的生物细胞进行组织工程。”科恩还是该研究的主要作者。
这项新研究所涉及的过程称为Galvanotaxis,它是指使用电力指导细胞运动的过程。虽然Galvanotaxis已在先前的实验中用于控制单个细胞,但Cohen和他的同事是第一个成功证明Galvanotaxis在一组细胞上应用的团队。
加州大学伯克利分校副教授兼研究高级作者米歇尔·马哈比兹(Michel Maharbiz)说:“管理大量细胞的运动能力具有很大的实用性作为组织工程的科学工具。” “我们可以制定一些简单的设计规则,而不是一次操纵一个单元,而是可以为控制一个单元的集合提供全球提示。”
鉴于电力在人体的正常功能中起着很大的作用,因此过去,许多科学家都探索了使用电流来刺激愈合。但是,这项新研究表明,可以使用电精确地控制细胞的运动。对该主题的进一步研究可能会带来许多发展,可以帮助加速和改善大量医疗技术。