一言不合就发光的“活”手套

近日，麻省理工的科学家利用注入细胞的水凝胶薄膜材料制成了可穿戴传感器。利用这种新型“活的材料”设计制成的手套和绷带具有特殊的性能，当它们接触到目标物质时会自动发光。

在材料的设计构想中，引入水凝胶的水系环境为注入的细胞供给营养，使细胞能够始终保持活性和机能。在设计之初，使用水凝胶是由于它的水环境能够为注入其中的细胞提供营养，以维持细胞活性和机能。

生物工程副教授Timothy Lu在接受麻省理工大学新闻采访时介绍道：“利用这样的设计，人们可以将不同类型的细菌放进由它制成的器件中，利用发光特性来检测环境中的毒素或者表皮的疾病。目前，我们正在努力让这种材料和相关器件发挥出最大的潜力。” 先前的科学研究表明，细胞组装是实现其多功能化的有效途径之一，例如接触特定化学物质发光就是有些细胞的特性。

对Lu教授和他的同事来说，他们面临的挑战是如何使取出到培养皿外的细胞保持活性。工程师团队研发的这种新型生物相容性水凝胶，是水和聚合物结合的产物，它的出现，是工程师们为实现工程细胞走出实验室而不断努力和提高的结果。

在制备过程中，研究者利用3D打印和微成型技术在水凝胶层上雕刻微小的通道，并将水凝胶薄膜粘多孔橡胶层上，最终，将大肠杆菌细胞注入到雕刻出的通道中，并将材料整体浸入含有细胞培养液中。其中，多孔橡胶层在起到保护作用和提供氧气通道的作用。

Lu教授说：“制备活的材料面临的挑战主要有两个，一是在于如何维持细胞在器件中具有活力和生命机能，细胞存活需要一定的湿度、养分和必要的氧气；二是如何防止这些细胞从材料中逃脱。”经过反复的尝试研究，Lu教授团队最终制备得到了活的材料，该材料能够保证细胞在数天之内保持活性和正常的生命机能，而不对材料受拉伸和折叠的影响。

在一系列测试中，研究人员在水凝胶弹性绷带中相互隔离的通道里注入不同的工程化细胞，实验结果证明，当弹性绷带接触到不同的目标物质时，每个通道都会发出绿光。另外，研究者也用水凝胶弹性手套重复了以上实验，将工程化细胞注入通道并嵌入弹性手套的指尖处，戴上这样的手套捡起浸润在目标物质中的棉花球时，手套的指尖同样发出绿光。

该项研究成果发表在期刊PNAS上。

原文链接：New 'living material' gloves light up when they touch target chemicals

文献链接：Stretchable living materials and devices with hydrogel–elastomer hybrids hosting programmed cells

本文由材料人编辑部月亮提供素材，李雅倩翻译，李卓审核。点我加入材料人编辑部。