Manchmal dauert es nur einen kurzen Stromstoß auf einen Schwarm von Zellen in die richtige Richtung zu bekommen.
Forscher an der UC Berkeley festgestellt, dass ein elektrischer Strom verwendet werden, um den Fluss von einer Gruppe von Zellen zu orchestrieren , eine Leistung , die die Grundlage für weitere kontrollierte Formen der Gewebezüchtung und für mögliche Anwendungen wie "smart Bandagen " , die elektrische Stimulation verwenden etablieren konnte zu helfen, Wunden zu heilen .
Bei den Versuchen , in einer veröffentlichten Studie diese Woche in der Fachzeitschrift Nature Materials beschrieben , die Forscher einzelne Schichten von Epithelzellen , die Art der Zellen, die miteinander zu verbinden , um robuste Messerscheiden in der Haut , Nieren, Hornhaut und andere Organe zu bilden. Sie fanden, daß durch Anlegen eines elektrischen Stroms von etwa fünf Volt pro Zentimeter , sie konnten Zellen anzuregen, an der Gleichstrom- elektrisches Feld migrieren.
Sie waren in der Lage zu machen, die Zellen Schwarm nach links oder rechts , zu divergieren oder konvergieren und auf Tarif U-Turns zu machen. Sie schuf auch aufwendige Formen, wie beispielsweise ein Triceratops und der UC Berkeley Cal -Bären-Maskottchen , zu untersuchen, wie die Bevölkerung und die Konfiguration der Zellschichten beeinflussen Migration.
Regie Herden gegen Einzelpersonen
" Dies ist die erste Daten, die zeigen , dass Gleichstrom -Felder können verwendet werden, um bewusst zu führen die Migration von einem Blatt von Epithelzellen werden ", sagte Studie führen Autor Daniel Cohen, die diese Arbeit als Student in der UC Berkeley -UC San Francisco Joint Graduate tat Programm in Bioengineering . " Es gibt viele natürliche Systeme , deren Eigenschaften und Verhaltensweisen entstehen aus Interaktionen über eine große Zahl von Einzelteilen - . Sanddünen, Vogelschwärme , Fischschwärme , und selbst die Zellen in unserem Gewebe So wie ein paar Schäferhunde üben enorme Kontrolle über die Hüte Verhalten der Schafe , könnten wir in der Lage, ähnlich Herde biologischen Zellen für Tissue Engineering sein. "
Galvanotaxis - die Nutzung von Strom , um die Zellbewegungrichten - war zuvor für einzelne Zellen gezeigt , aber wie es beeinflusst das kollektive Bewegung der Zellen war noch unklar.
"Die Möglichkeit, die Bewegung einer Masse von Zellen regeln hat großen Nutzen als wissenschaftliches Werkzeug in Tissue Engineering ", sagte Studie leitende Autor Michel Maharbiz , UC Berkeley Professor für Elektrotechnik und Computerwissenschaften . "Anstatt die Manipulation einer Zelle zu einem Zeitpunkt , könnten wir ein paar einfache Design-Regeln , die eine globale Stichwort , eine Sammlung von Zellen steuern zu entwickeln . "
Die Arbeit wurde von einem Projekt , geleitet von Maharbiz , um elektronische Nanomaterialien für medizinische Zwecke , die von der National Science Foundation Emerging Frontiers in Forschungs- und Innovationsprogramm finanziert wurde die Entwicklung getragen . Die Forscher arbeiteten mit James W. Nelson , Professor für molekulare und zelluläre Physiologie an der Stanford University und einer der weltweit führenden Experten in Zell-zu -Zell-Adhäsion . Cohen ist heute ein Forschungsstipendiat in Nelson Labor .
Mögliche Wundheilungsanwendungen
Mit unserem Körper voller fließenden Ionen und Salzlösungen , ist es keine Überraschung, dass elektrische Signale spielen eine große Rolle in unserer Physiologie , von neuralen Übertragungen an Muskelstimulation .
" Die elektrische Phänomen, das wir erforschen unterscheidet , daß der Strom erzeugt wird, die eine Stichwort für Zellen zu migrieren ", sagte Maharbiz .
Die Autoren der Studie untersuchen die Rolle der bioelektrischen Signale in den Wundheilungsprozess , den Aufbau auf der Entdeckung im Jahr 1843 , die eine Verletzung des Körpers erzeugt eine Änderung des elektrischen Feldes an der Wundstelle . Durch die Abbildung der Veränderungen im elektrischen Feld , wenn eine Verletzung auftritt und , wie es heilt , können die Forscher in der Lage, Technologie, um Geschwindigkeit zu helfen und zur Verbesserung der Reparatur-Prozess zu entwickeln.
"Diese Daten zeigen deutlich, dass die Art der zellulären Kontrolle übernehmen wir für eine Smart- Verband müsste möglich sein könnte , und der nächste Teil unserer Arbeit wird über die Anpassung dieser Technologie für den Einsatz in tatsächlichen Verletzungen konzentrieren", sagte Cohen.