新的目标发现机制允许微观设备自主地找到自己的方式

时间：2021-06-03 10:52:08 来源：

该图代表了微扑珠运动员的方式 - 由麻省理工学院团队创建并由一对顺磁珠组成 - 可以在旋转磁场的影响下在表面上翻滚。他们在发现摩擦最大的地区，因为较高浓度的生物受体 - 没有任何推进知识，直到他们发现更高的生物受体 - 而没有这些地区可能的位置。（蓝色代表低摩擦区域;橙色代表高摩擦区域。）

来自麻省理工学院的研究人员开发了一种新的目标发现机制，允许微观设备自主地找到其前往细胞表面的区域。

自然已经开发出各种各样的方法，用于将特定细胞，酶和分子引导到身体内的特定结构：白细胞可以找到通往感染的部位的方式，而疤痕形成细胞迁移到伤口的部位。但发现在体内引导人造材料的方法已经证明了更加困难。

现在，由Alfredo Alexander-Katz领导的MIT研究人员，沃尔特亨利大叻副教授材料科学与工程教授，已展示了一个新的目标发现机制。新系统允许微观装置自主地找到其前往细胞表面的区域，例如，通过检测更多细胞受体浓缩的地方的表面摩擦的增加。

本周在亚历山大 - 凯茨，研究生Joshua Steimel和Postdoc Juan Aragones编写的“物理审查信中”这一周中的一篇文章中的一篇文章。

“这个想法是找出我们是否可以创造一个可以在生物受体中感测梯度的合成，活跃的系统，”亚历山大 - 凯茨解释道。“目前，我们不知道任何可以做到这一点的东西。”

细胞具有定位具有特异性化学签名的区域的方法 - 一种称为趋化性的过程。这是白细胞使用的方法，例如，定位病原体正在攻击体单元的区域。

“我们的系统非常简单，”亚历山大 - 凯茨说 - 类似于细菌定位所需营养的方式。没有指导的系统，表面上的样本区域并朝摩擦更大的区域迁移 - 这也对应于受体浓缩的区域。

该系统使用具有磁性特性的一对连接颗粒。在存在磁场的情况下，配对颗粒开始穿过表面，第一颗粒在表面上滚动，然后另一个使接触 - 效果，“行走”在表面上。

到目前为止，在官能化显微镜载玻片上，在模型细胞表面上进行了在模型细胞表面上进行的，但亚历山大 - 卡特茨说，效果应该与活细胞类似地工作。该团队现在的目标是展示微观步行者能够在实际活组织中找到态度的受体态度的能力。

Alexander-Katz说，该方法可能有各种应用程序。例如，可以通过识别它们的表面纹理，与其他特征组合使用，作为将肿瘤细胞定位在体内的方法中。

他补充说，这种磁性微扑珠子可以释放出在各种表面上定位感兴趣的区域，完全基于摩擦的差异。颗粒自然地迁移到高摩擦区域，然后可以通过连接到它们的活性分子诱导它们以与表面相互作用。

“这是一个非常通用的系统，”亚历山大·凯茨说，可以通过附着其他类型的受体或结合剂来以不同方式影响或监测目标区域来挥之不去。

下一步是在更复杂的设置中测试方法。最初的工作是用平面完成的;该团队现在旨在在复杂的3-D设置中进行研究，以确保该过程有效地在更紧密类似于真正的蜂窝环境的情况下工作。

巴塞罗那大学的基本物理教授没有与本研究没有联系的基本物理学教授说：“这个简单的合成系统可能是有价值的，以获得更多地洞察[用]杜拉索斯，机械传感机制的基本物理原则。哪个细胞在基板上移位。使用定位颗粒的图案可用于增强具有特定性质的颗粒的定位。“

该研究得到了美国能源部，麻省理工学院能源倡议和昌家族的支持。

出版物：Joshua P. Steimel等人，“”人工双层微观步行者：步行基于摩擦梯度，“物理。莱特牧师2014年10月22日113,178101; DOI：10.1103 / physrevlett.113.178101

图像：Jose-Luis Olivares / MIT（Josh Aragones，Josh Steimel和Alfredo Alexander-Katz的表面纹理礼貌）

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