2006年6月14日
研究人员加利福尼亚大学圣地亚哥已经开发了他们所谓的“智能培养皿”，可用于快速筛选新药物以进行有毒相互作用或在癌症的早期鉴定细胞，从而通过患者的血液循环。
他们的发明在6月20日的《美国化学学会》发表的《兰格尔》（Langmuir）中描述了，使用了充满聚苯乙烯的多孔硅晶体来检测细胞的大小和形状的细微变化。
研究团队领导的UCSD的化学教授迈克尔·塞米尔（Michael Sailor）说：“任何潜在的新药的最大关注之一就是它的毒性。”“由于肝脏是清理血液的器官，因此当毒素被引入身体时，肝细胞特别容易受到影响。制药公司希望尽早了解药物对肝脏的影响。但是，每次筛查筛查都非常昂贵因此，潜在的动物候选人，通常是大鼠。因此，如果您只能使用肝脏而不是整个动物的几个细胞，则可以进行更多的彻底测试。”
Sailor补充说：“您还可以原则上使用它来鉴定患者血液中循环的转移性癌细胞，并通过将患者的血液样本放到晶体上并将其与正常的血液样本进行比较。”此外，水手实验室的博士后学者迈克尔·施瓦茨（Michael Schwartz）说：“我们的细胞毒性基本研究技术的潜力令人兴奋，因为我们可以实时监测细胞而无需将它们从自然中删除的情况环境，观察到的变化为执行更详细的测试提供了时间课程，以了解为什么药物有毒。”
科学家首先用纳米尺寸的孔制造硅晶体来建造智能培养皿。这使他们能够产生一个光子晶体，能够控制结构内的光，类似于半导体通过计算机芯片传输电力的方式。通过将大鼠肝细胞连接到晶体内的聚苯乙烯并用敏感光谱仪测量光的散射，他们能够检测到细胞形状的微小变化，因为它们对有毒剂量的氯化镉和乙酰氨基酚反应。
Sailor说：“由于这些细胞对毒素的响应萎缩，它们会更好地散射光线，就像汽车挡风玻璃上的雾一样，使我们能够快速检测到哪些药物与另一种药物结合时可能会产生不利的副作用。”“服用对乙酰氨基酚时，您不应该喝酒，因为两者的组合对您的肝脏比单独的药物更具毒性。这被称为不良药物的互动，而且非常昂贵且耗时筛选新的药物候选者可能会服用的所有可能的药物组合。智能培养皿允许我们同时执行大量此类毒性测定，以便早期表明特定的生理或药理学表明需要更多深入研究的条件。”
“尽管我们在大鼠细胞上进行了这些实验，但该技术很容易扩展到人类细胞，” MIT的UCSD生物工程教授Sangeeta Bhatia说，他也参加了这项研究。“这很重要，因为我们知道代谢药物（P450家族）在动物和人类中大不相同。这是许多药物清除动物测试但最终在患者中有毒的原因之一。这种类型的传感器可以帮助我们预测人类肝脏反应而无需患者接触。”
她补充说：“因为智能培养皿会不断读取细胞损伤，这种传感器也可能非常有用，可以更多地了解环境毒性（如水污染物或肝炎）造成长期肝脏损害。”
参与该开发项目的其他人包括水手实验室的研究生Sara Alvarez和Bhatia前UCSD实验室工程研究生Austin Derfus。UCSD已在该设备上提交了几项专利申请，该申请正在加利福尼亚州欧文的日立化学研究中心商业化。
新设备的设计基于水手和巴蒂亚的UCSD实验室的先前开发，使科学家能够在培养中维持功能齐全的肝细胞。虽然许多细胞类型可以在培养皿中很容易生长，但正常的肝细胞会更加区分，并且在从体内移走时会迅速死亡。
但是，通过设计具有与松饼罐相似的微型井的多孔硅芯片，UCSD研究人员能够模仿肝脏的细胞外基质并保持肝细胞的活力。在该芯片上，单个细胞包含在良好的结构中，直径为2至1,500纳米，或者不比人毛宽，可促进营养和化学物质通过细胞培养物的流动，并过滤出大型颗粒，例如细菌和细菌和细菌和欧洲杯猜球平台病毒。该设计有效地说服了细胞在功能齐全的肝脏中以它们的方式进行行为。
科学家在论文中写道，在他们的实验中，智能培养皿能够检测到暴露于毒素的细胞中的变化。”在传统测定能够检测到可行性的降低之前，这证明了该技术作为细胞的补充工具的潜力生存力研究。”此外，他们补充说，他们的方法“是无创的，可以实时执行，与其他用于体外监测细胞形态的技术相比，这是一个显着优势，也就是说，用于监测实验室，人类或人类或人类之外的细胞动物。
http://www.ucsd.edu