新方法能在活體系統中利用復雜細胞結構構建導電聚合物
美國研究人員開發出一種新技術，將基因工程與高分子化學相結合，利用活體生物復雜的細胞結構來構建功能性生物電子材料——一種導電聚合物。研究人員表示，利用這一技術，將來科學家或能在活體系統中創建形形色色的功能性合成結構與物質，從而顯著提高生物電子醫學的治療潛力。相關論文發表在最新一期《科學》雜志上。
與利用激光脈沖調節神經元行為的光遺傳學類似，新興的生物電子醫學試圖利用電刺激來產生細胞或器官的特異性效應。這一技術的臨床應用范圍廣闊，即可用于舒緩疼痛，也可用于促進組織再生。但電刺激很難靶向特定細胞，常會影響大量、多樣的細胞群或脫靶組織成分，從而產生不良副作用。迄今為止還沒有什么方法能夠構建具有細胞類型特異性的電活性聚合物，讓有針對性地利用電場和電刺激手段變得很困難，這限制了生物電子醫學發展。
在新研究中，美國斯坦福大學研究人員利用活細胞生物合成機制，開發出基因靶向的化學組裝法。他們首先對目標細胞進行基因重組，向特定神經元中添加了一種叫作APEX2的酶;然后將實驗組織浸在含有少劑量過氧化氫和分子原料的溶液中。過氧化氫與帶有APEX2酶的神經元相互作用，會引發一系列的化學反應，將原料分子熔合在一起，最終形成具有絕緣或導電特性的聚合物。電生理和行為分析證實，這一新技術不僅能保留神經元的存活能力，還實現了對膜性質的重塑和細胞類型特異性行為的調節。
研究人員指出，他們的新技術將細胞轉變為了化學工程師，使其能夠使用科學家提供的材料來構建特定的功能聚合物。他們將繼續探索這種技術，希望未來能夠通過不同的化學信號在活體系統中創建各種復雜的功能性結構和材料。
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