一项新的研究可以让科学家们在细胞规模上创造机器人，这要归功于 麻省理工学院简介 媒体实验室，用于设计可在活细胞内无线运行的微型天线。 由于天线具有实时监控和引导的潜力，这可能会在医疗诊断、治疗和其他科学过程中得到应用 细胞活动.
科学家将这项技术命名为 Cell Rover。 它代表了可以在细胞内运行并与 3D 生物系统兼容的天线的首次演示。
麻省理工学院媒体实验室助理教授兼 AT&T 职业发展主席兼 Nano-Cybernetic Biotrek 实验室负责人 Deblina Sarkar 说， “典型的生物电子接口尺寸只有几毫米甚至几厘米，不仅具有高度侵入性，而且无法提供与单个细胞无线交互所需的分辨率——尤其是考虑到即使一个细胞的变化也会影响整个生物体。”
新开发的天线的尺寸比一个小区小得多。 在卵母细胞研究中，天线仅占细胞体积的不到 05%。 它转换 电磁波 声波，其波长比电磁波小五个数量级，代表声速除以波频率。
微型天线是利用一种称为磁致伸缩的物质构成的，以实现从电磁波到声波的这种转换。 当磁致伸缩材料内的磁畴与磁场对齐时 磁场 应用于天线，为其供电和激活。 这会导致材料应变，就像编织到织物中的金属线如何通过扭曲对强大的磁铁产生反应一样。
Sarkar 实验室的学生、这项工作的主要作者 Baju Joy 说， “当向天线施加交变磁场时，材料中产生的变化的应变和应力（压力）是产生 声波 在天线中。 我们还开发了一种使用非均匀磁场将漫游车引入细胞的新策略。”
萨卡尔说， “以这种方式配置，天线可用于探索自然过程发生时的生物学基础。 不像通常那样破坏细胞以检查其细胞质，Cell Rover 可以监测细胞的发育或分裂，检测不同的化学物质和生物分子，如酶或物理变化，如细胞压力——所有这些都是实时和体内的。”
研究人员声称，已经在医学和其他研究中使用的聚合物等材料可以与 Cell Rover 的操作相结合。 例如，聚合物会随着化学或生物分子的变化而改变质量或应力。 像这样的组合可能会揭示目前使用的破坏细胞的观察方法所没有的信息。
萨卡解释说， “有了这样的能力，Cell Rover 可能在 癌症 例如，神经退行性疾病研究。 该技术可以检测和监测与该疾病在单个细胞中的进展相关的生化和电学变化。 该技术应用于药物发现领域，可以阐明活细胞对不同药物的反应。”
“因为晶体管和开关等纳米电子器件的复杂性和规模——”代表了信息技术领域五个十年的巨大进步。 带有迷你天线的 Cell Rover 可以执行从细胞内计算和信息处理到细胞自主探索和调制的各种功能。 研究表明，即使在一个细胞内，多个细胞漫游者也可以参与，在它们之间和细胞外进行通信。”
Anantha P. Chandrakasan，麻省理工学院工程学院院长、Vannevar Bush 电气工程和计算机科学教授， 说过, “Cell Rover 是一个创新概念，因为它可以将传感、通信和信息技术嵌入活细胞中。 这为精确诊断、治疗和药物发现开辟了前所未有的机会，也为生物学和电子设备之间的交叉点开辟了新方向。”
杂志参考：
- Joy, B., Cai, Y., Bono, DC 等。 Cell Rover——一种微型磁致伸缩天线，用于在活细胞内进行无线操作。 Nat Commun 13, 5210 (2022)。 DOI： 10.1038/s41467-022-32862-4
