哈佛大学：纳米线首次“联袂”神经元

　　

生物通报道：上周《journal Science》文章报道：哈佛大学化学家Charles M. Lieber及其同事利用微小硅纳米线（silicon nanowires）检测、刺激和抑制延哺乳动物轴突和树突传递的神经信号，为将纳米技术应用于神经系统研究迈出了重要一步。

 

哈佛大学Mark Hyman Jr.讲座教授Charles M. Lieber 说：“我们首次纪录了这个由纳米电子装置（nanoelectronic devices）与单一哺乳动物神经元组成的第一个人造轴突，并且首次将一种以电晶体为基础的装置——纳米线晶体管与在大脑中负责信息传递的神经传播联系起来。这些局部装置可以以一种现有技术无可匹敌的高空间分辨率检测、刺激和抑制神经传递。

 

电生理学检测大脑活动在探索信号延神经元和神经网络传递的过程中具有举足轻重的作用，但是现有的技术手段相对粗陋：微量吸管电极（Micropipette electrodes，生物通编者译）刺入细胞，有入侵性和危害性；微型电极列阵（microfabricated electrode arrays，生物通编者译）相对于检测细胞水平上的轴突和树突活性——电信号传递和中间神经元交流所需的神经传递（neuronal projections）来说体积过于“庞大”。

 

由Lieber等研制的这种纳米线晶体管能够温和地将接触到的信号传递连接到一个神经元和纳米线组成的合成轴突上，并且这种纳米线是免入侵的，体积不过现有用于测量大脑活动的电子学装置的千分之一。

 

Lieber研究小组之前的研究已经证实纳米线可以精确地检测体内的癌症预发分子标志，如同测量单个病毒一样。近期的研究过程采用了体积同神经元轴突和树突相似的硅纳米线，因为此纳米线同神经分支差不多大小，直径只有10纳米，长度可达20/100000米，所以很适合用于截取神经信号。研究人员可以同时在一个轴突的50个部位测量电导。

 

此次实验中只是对单个哺乳动物神经元中的信号进行测量，研究人员目前正致力于监控整个神经细胞网络的信号。Lieber认为，这种装置最终可以发展用于检测神经递质（一种在神经元轴突之间传递电冲动的化学物质）。

 

Lieber 说：“这次工作是理论和技术融合革命的又一大胜利，有助于神经科学研究，有助于在其它现有技术都无法比拟的精细水平上操作神经网络内的信号传递，为经典的大脑和外界神经系统的修复学提供了参考模型，并且代表了一种新的、有力的、柔韧的方法有助于药物研发及其它软件中应用的实时细胞分析（real-time cellular assays）技术，与数字纳米电子学和生物运算学biological computing components）一起为杂交电路（hybrid circuits）开启了一扇新的大门。（生物通记者 子元）