检测|华人科学家研发心肌细胞动作电位检测工具，或取代心脏检测膜片钳技术( 二 )
对工艺来说 ， 由于使用了硅 ， 因此他们可利用传统微纳加工工艺 ， 来实现特定形状、以及硅晶体管的结构和性能 。 在微纳加工工艺中 ， 特殊设计的光掩膜版可实现同一种传感器在平面内的复制和扩展 ， 这可满足新工具的可扩展需求 。
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（来源：Nature Nanotechnology）
传统微纳加工工艺均基于二维平面加工技术 ， 但是细胞内信号的检测需要将传感器置于细胞膜内 ， 这就要求该传感器必须具备三维结构 。
如何将一个复杂的多层二维结构、转变成三维结构 ， 是工艺设计上的最大挑战 ， 同时也是该研究的亮点之一 。 研究中 ， 他们采用一种名为 compressive buckling 的特殊工艺技术 。 该技术最初由徐升等人开发 ， 相关论文于 2015 年发表于 Science 。
简单来讲 ， 该技术利用施加在二维结构上面的压应力 ， 使其某些部分发生力学失稳 ， 从而产生脱离于原二维平面的变形 ， 借此形成三维结构 。
该工艺具备易操作性、可与传统微纳加工工艺良好匹配性、以及广泛的材料适配性 。 可以说 ， 这是一个简单且强大的实现三维结构的制备工艺 。
明确本次研究的技术路径后 ， 经过反复试验和改良 ， 他们成功出制备上述工具 。
拥有新工具后 ， 要对其性能进行表征和测试 ， 并将其应用在细胞上去验证其性能是否达到预期 。 于是 ， 该团队首先测试了单个传感器的性能 ， 然后用单个传感器测试单个心肌细胞的胞内电信号 。
终于 ， 他们成功测试到心肌细胞的动作电位——一种周期性的脉冲信号 。 然后 ， 他们使用一个拥有十个传感器的工具 ， 同时检测十个不同的细胞内电信号 ， 并且计算这些信号在不同细胞中的传递路径和速度 。
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（来源：Nature Nanotechnology）
该试验中 ， 他们发现可同时将两个传感器置于同一个细胞内 ， 观察电信号在里面的传递 ， 借此计算分析得出电信号在同一个细胞内的传递速度是细胞之间传递速度的五倍 。
该团队表示 ， 这是首次利用此类工具检测到同一个细胞内电信号的传递速度 。 这给研究心肌细胞电信号传导相关疾病、以及相关病理提供了较大参考价值 ， 也说明该工具本身具有推动相关细胞内电生理研究的巨大潜力和意义 。
在验证该工具的性能之后 ， 他们想进一步扩展该工具的应用范围 。 于是设计了一个拥有 128 个高性能传感器的工具 ， 另一个改良是将这些传感器分布在不同的高度 ， 形成了由中心向外的环形排列 。 每个环上的器件处于同一个高度 ， 由中心向外高度依次增加 。
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