活生物电子学：可检测和治愈的智能皮肤传感器
伊利诺伊州芝加哥大学
史久云拿着他和芝加哥大学科学家团队发明的一个小型设备，该设备集成了活细胞、凝胶和传感器，创造出“活生物电子学”来治愈皮肤。 （图片来源：施九云、田博志）多年来，田博智教授的实验室一直在研究如何将电子世界（刚性的、金属的、笨重的）与身体世界（柔软的、灵活的、精致的）结合起来。
在他们的最新工作中，他们创建了一个所谓的“活生物电子学”原型——活细胞、凝胶和可以与活组织集成的电子器件的组合。
这些贴片由传感器、细菌细胞以及淀粉和明胶制成的凝胶制成。在小鼠身上进行的测试发现，该设备可以持续监测和改善牛皮癣样症状，且不会刺激皮肤。
“这是传统生物电子学的一座桥梁，传统生物电子学将活细胞作为治疗的一部分，”该论文的共同第一作者、前博士生 Jiuyun Shi 说。田实验室的学生（现就职于斯坦福大学）。
“我们非常兴奋，因为它已经酝酿了十五年了，”田说。
研究人员希望这些原理也可以应用于身体的其他部位，例如心脏或神经刺激。该研究发表在《科学》杂志上。
将电子设备与人体配对一直很困难。尽管起搏器等设备改善了无数人的生活，但它们也有其缺点。电子产品往往体积庞大且坚硬，可能会引起刺激。
但田的实验室专注于揭示活细胞和组织如何与合成材料相互作用背后的基本原理。他们之前的工作包括一种微型起搏器，可以用轻质、坚固但灵活的材料进行控制，这些材料可以构成骨植入物的基础。
在这项研究中，他们采取了一种新方法。通常，生物电子产品由电子产品本身和软层组成，以减少对身体的刺激。
但田的团队想知道他们是否可以通过整合第三个组件（活细胞本身）来添加新功能。该小组对某些细菌的治愈特性很感兴趣，例如表皮葡萄球菌， 一种天然存在于人类皮肤上的微生物，已被证明可以减少炎症。
薄薄的贴片包含柔性电子电路、由木薯淀粉和明胶制成的凝胶以及有助于治疗皮肤病的有益细菌。 （图片来源：施九云、田博志）他们创建了一个由三个组件组成的设备。该框架是一个带有传感器的薄而灵活的电子电路。它覆盖着由木薯淀粉和明胶制成的凝胶，这种凝胶超柔软，模仿组织本身的构成。最后，S.表皮 微生物被塞进凝胶中。
当设备放置在皮肤上时，细菌会分泌减少炎症的化合物，传感器会监测皮肤的温度和湿度等信号。
在对易患牛皮癣样皮肤病的小鼠进行测试时，症状显着减轻。
他们的初始测试运行了一周，但研究人员希望该系统（他们称之为 ABLE 平台，即主动生物集成生命电子产品）可以使用半年或更长时间。他们表示，为了使治疗更加方便，该装置可以冷冻干燥储存，并在需要时轻松补水。
由于治疗效果是由微生物提供的，“它就像一种活的药物——你不需要重新填充它，”该论文的另一位共同第一作者、现任博士生 Saehyun Kim 说。田实验室的学生。
除了治疗牛皮癣之外，科学家们还可以设想诸如贴片等应用，以加速糖尿病患者的伤口愈合。
他们还希望将该方法扩展到其他组织类型和细胞类型。 “例如，你能创造一个产生胰岛素的装置，或者一个与神经元连接的装置吗？”田说。 “有很多潜在的应用。”
如需了解更多信息，请联系 Laurie Fickman：此电子邮件地址已受到垃圾邮件机器人保护。您需要启用 JavaScript 才能查看它。 713-743-8454。
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