Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Cyborg-Gewebe vereint Elektronik und Biologie

03.09.2012
Lebende Zellen wachsen entlang von Gerüst aus Sensoren

Wissenschaftler der Universität Harvard haben es erstmals geschafft, elektrische Sensoren direkt mit lebendem Gewebe zu kombinieren. Dazu ließen sie Zellen entlang eines Kollagen-Gerüstes wachsen, in das ein Geflecht aus Nano-Drähten und Sensoren eingebettet wurde.


Gewebe mit Drähten: bilden Einheit (Foto: C. Lieber/D. Kohane)

Das entstandene Gewebe umschließt die elektronischen Bauteile vollständig und ermöglicht eine direkte Messung elektronischer und chemischer Vorgänge im organischen Material, ohne dieses zu beschädigen. Die komplette schadlose Einbettung von Technologie in lebendes Gewebe ist laut den Forschern eine Weltpremiere.

Herzfrequenz messen

Die Forscher haben ihre Ergebnisse erzielt, indem sie in ein Gerüst aus Kollagen und 80 Nanometer dünnen Siliziumdrähten Zellkulturen eingebracht haben, die anschließend zum Wachsen angeregt wurden. Die Forscher haben bisher schon mit verschiedenen Zelltypen gearbeitet, darunter Herz-, Nerven- und Muskelzellen sowie Blutgefäßen. Die im Gewebe eingearbeiteten Drähte funktionieren als Sensoren, mit denen die Forscher Vorgänge im Inneren der Zellverbände messen können, ohne Schäden an der lebenden Komponente des Hybrid-Geflechts zu verursachen.

"Unsere bisherigen Methoden zur Überwachung von lebenden Zellen sind begrenzt und gingen mit Schäden am Gewebe einher", sagt Charles Lieber, Mitglied der Forschungsgruppe um Bozhi Tian, die die neue Methode zur Kombination von Biologie und Elektronik entwickelt hat, in einer Presseaussendung. Bislang wurden fast ausschließlich Ratten-Zellen für die Experimente verwendet.

Die Wissenschaftler haben es aber auch geschafft, ein 1,5 Zentimeter langes menschliches Blutgefäß entlang der Nanodrähte wachsen zu lassen. Bei der Verwendung der Herzzellen ist es bereits gelungen, die Kontraktionsfrequenz mittels der elektronischen Komponente des Gewebves zu bestimmen, also praktisch den Herzschlag zu messen.

Kommunikation mit Zellen

Auch eine pH-Wert-Messung im Gewebe von Blutgefäßen ist den Forschern schon gelungen. In Zukunft wollen sie daran arbeiten, dass die Kommunikation in beide Richtungen funktioniert. "Wir wollen das Gewebe so verkabeln, dass wir mit ihm kommunizieren können, wie es ein biologisches System tut", sagt Lieber. Die Ergebnisse der Wissenschaftler wurden in der Fachzeitschrift Nature Materials http://bit.ly/OpVNRK veröffentlicht .

In Zukunft könnten Gewebe mit integrierten Schaltkreisen dazu dienen, Tierversuche unnötiger zu machen, da die Auswirkungen von Medikamenten direkt gemessen werden können. Längerfristig sind die möglichen Anwendungen in der Medizin riesig. So können theoretisch Veränderungen im Körper in Echtzeit gemessen und angemessene Aktionen gesetzt werden, etwa in Form von elektrischen Impulsen oder Medikamenten.

Markus Keßler | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.harvard.edu

Weitere Berichte zu: Blutgefäß Chemische Biologie Cyborg-Gewebe Elektronik Gerüst Gewebe Medikament Sensor

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Placebo-Effekt hilft nach Herzoperationen
11.01.2017 | Philipps-Universität Marburg

nachricht Innovation: Optische Technologien verändern die Welt
01.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der erste Blick auf ein einzelnes Protein

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Das menschliche Hirn wächst länger und funktionsspezifischer als gedacht

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zur Sicherheit: Rettungsautos unterbrechen Radio

18.01.2017 | Verkehr Logistik