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        微珠允許超聲波更安全地刺激細(xì)胞
        
			
        
				2019-05-07 14:10:13
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        杜克大學(xué)的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種增強(qiáng)超聲遺傳學(xué)或超聲波調(diào)制的有效性和安全性的方法，這種新興技術(shù)利用聲波來控制單個神經(jīng)元的行為或促進(jìn)組織生長和其他細(xì)胞的傷口愈合。
        

        微珠允許超聲波更安全地刺激細(xì)胞
        

        超聲波治療通常使用有針對性的超聲波來產(chǎn)生氣穴氣泡 - 氣泡快速振蕩的小氣球，當(dāng)它們爆裂時會拉伸附近的細(xì)胞膜。這種拉伸可以激活鈣離子通道，導(dǎo)致神經(jīng)元發(fā)射，或者可以指示身體的修復(fù)機(jī)制發(fā)動過度驅(qū)動。
        

        但是，如果氣泡太大或太近，該技術(shù)可能會損壞或破壞附近的細(xì)胞。雖然這可能是癌癥治療等應(yīng)用中的理想結(jié)果，但超聲遺傳學(xué)的研究人員通常希望避免損傷。
        

        在一項(xiàng)新的研究中，生物醫(yī)學(xué)工程師發(fā)現(xiàn)，通過將微珠連接到細(xì)胞表面的受體上，它們可以更安全地產(chǎn)生該技術(shù)的細(xì)胞伸展，鈣釋放效應(yīng)。
        

        結(jié)果于2017年12月25日在美國國家科學(xué)院院刊上線發(fā)布。
        

        杜克公司負(fù)責(zé)機(jī)械工程和材料科學(xué)的Anderson-Rupp教授說：“為了讓細(xì)胞膜上的離子通道和孔隙打開，你通常必須非常強(qiáng)大且非?？斓乩焖?。”“但我們發(fā)現(xiàn)，將微珠附著在細(xì)胞表面可以放大細(xì)胞在空洞過程中的反應(yīng)，并產(chǎn)生相同的結(jié)果，同時降低細(xì)胞損傷的風(fēng)險。”
        

        當(dāng)力在液體中產(chǎn)生空隙時產(chǎn)生，空化氣泡可能足以對船舶螺旋槳造成嚴(yán)重?fù)p壞。雖然在醫(yī)療過程中產(chǎn)生的空化氣泡不是那么強(qiáng)，但它們?nèi)匀粫斐珊艽蟮膿p害。由于它們的速度和隨機(jī)性，很難研究它們對附近細(xì)胞的影響。
        

        這項(xiàng)新研究是第一個使用鐘氏團(tuán)隊(duì)于2015年建造的實(shí)驗(yàn)平臺，用于研究聲波探測，每次都能在完全相同的位置可靠地產(chǎn)生串聯(lián)空化氣泡。通過將不同類型的細(xì)胞放置在距離氣泡不同的距離，研究人員可以開始探索細(xì)胞如何反應(yīng)的細(xì)節(jié)。
        

        對于第一次使用該平臺的后續(xù)研究，鐘選擇了研究鈣信號。
        

        “鈣信號傳導(dǎo)調(diào)節(jié)許多重要的細(xì)胞功能，如肌肉收縮，神經(jīng)溝通，基因轉(zhuǎn)錄和組織生長，”中國實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員，該研究的主要作者李芬芳說。“以前的研究表明，超聲遺傳學(xué)和聲波導(dǎo)致鈣反應(yīng)，可以使神經(jīng)元起火或促進(jìn)其他細(xì)胞的愈合，所以我們想仔細(xì)看看。”
        

        結(jié)果表明，空化氣泡實(shí)際上產(chǎn)生兩種類型的鈣響應(yīng)：慢波和快波。但最有趣的是，該研究表明，附著在細(xì)胞表面的微珠可以捕獲一些氣泡的能量，因此它們會拖拽膜的表面。這樣可以從較慢，較軟的波浪中提供更多的局部變形和更強(qiáng)的鈣響應(yīng)。
        

        “這種策略可以刺激細(xì)胞與空化氣泡保持安全距離，”鐘說。“這種方法應(yīng)該使研究人員更容易在人類治療中安全地使用超聲遺傳學(xué)。”
        
			

			
          
        
			
        
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