一言不合就發光的“活”手套

近日，麻省理工的科學家利用注入細胞的水凝膠薄膜材料制成了可穿戴傳感器。利用這種新型“活的材料”設計制成的手套和繃帶具有特殊的性能，當它們接觸到目標物質時會自動發光。

在材料的設計構想中，引入水凝膠的水系環境為注入的細胞供給營養，使細胞能夠始終保持活性和機能。在設計之初，使用水凝膠是由于它的水環境能夠為注入其中的細胞提供營養，以維持細胞活性和機能。

生物工程副教授Timothy Lu在接受麻省理工大學新聞采訪時介紹道：“利用這樣的設計，人們可以將不同類型的細菌放進由它制成的器件中，利用發光特性來檢測環境中的毒素或者表皮的疾病。目前，我們正在努力讓這種材料和相關器件發揮出最大的潛力。” 先前的科學研究表明，細胞組裝是實現其多功能化的有效途徑之一，例如接觸特定化學物質發光就是有些細胞的特性。

對Lu教授和他的同事來說，他們面臨的挑戰是如何使取出到培養皿外的細胞保持活性。工程師團隊研發的這種新型生物相容性水凝膠，是水和聚合物結合的產物，它的出現，是工程師們為實現工程細胞走出實驗室而不斷努力和提高的結果。

在制備過程中，研究者利用3D打印和微成型技術在水凝膠層上雕刻微小的通道，并將水凝膠薄膜粘多孔橡膠層上，最終，將大腸桿菌細胞注入到雕刻出的通道中，并將材料整體浸入含有細胞培養液中。其中，多孔橡膠層在起到保護作用和提供氧氣通道的作用。

Lu教授說：“制備活的材料面臨的挑戰主要有兩個，一是在于如何維持細胞在器件中具有活力和生命機能，細胞存活需要一定的濕度、養分和必要的氧氣；二是如何防止這些細胞從材料中逃脫。”經過反復的嘗試研究，Lu教授團隊最終制備得到了活的材料，該材料能夠保證細胞在數天之內保持活性和正常的生命機能，而不對材料受拉伸和折疊的影響。

在一系列測試中，研究人員在水凝膠彈性繃帶中相互隔離的通道里注入不同的工程化細胞，實驗結果證明，當彈性繃帶接觸到不同的目標物質時，每個通道都會發出綠光。另外，研究者也用水凝膠彈性手套重復了以上實驗，將工程化細胞注入通道并嵌入彈性手套的指尖處，戴上這樣的手套撿起浸潤在目標物質中的棉花球時，手套的指尖同樣發出綠光。

該項研究成果發表在期刊PNAS上。

原文鏈接：New 'living material' gloves light up when they touch target chemicals

文獻鏈接：Stretchable living materials and devices with hydrogel–elastomer hybrids hosting programmed cells

本文由材料人編輯部月亮提供素材，李雅倩翻譯，李卓審核。點我加入材料人編輯部。