卡耐基梅隆大学生物医学工程系莎拉·瓦卡著 扫描电镜图像提供了三维梯度电极的更仔细的观察
学分:卡内基梅隆大学生物医学工程系 在每一次心跳和大脑信号的背后，是一个庞大的电活动管弦乐队
虽然目前的电生理观察技术大多局限于细胞外记录，但卡内基梅隆大学和意大利技术学院的一组前瞻性研究人员已经发现了一种灵活、低成本、生物相容的平台，可以实现更丰富的细胞内记录
该组织独特的“跨越海洋”合作伙伴关系始于两年前的生物电子冬季学校(BioEl)，提供酒水和餐巾纸草图
它已经发展成为在《科学进展》发表的研究，详细介绍了一种新型微电极平台，该平台利用三维模糊石墨烯(3DFG)以高信噪比实现更丰富的心脏动作电位细胞内记录
这一进展可能会彻底改变正在进行的与神经退行性和心脏疾病相关的研究，以及新治疗策略的开发
生物医学工程和材料科学与工程副教授察希·科恩·卡尔尼是这项工作的主要领导者，他在整个职业生涯中研究了石墨烯的性质、效果和潜在应用
现在，他正朝着不同的方向迈出合作的一步，利用非常规碳基材料的垂直生长方向进入细胞内的隔间，记录细胞内的电活动
由于其独特的电学性质，石墨烯成为碳基生物传感器件的一个有前途的候选材料
最近的研究表明，石墨烯生物传感器成功地用于监测细胞外的心肌细胞或心脏细胞的电活动，换句话说，用于细胞外动作电位记录
另一方面，细胞内记录由于工具无效而一直受到限制……直到现在
这张草图展示了超快激光在三维梯度场电极上运动的实验过程
学分:卡内基梅隆大学工程学院 科恩-卡尔尼解释说:“我们的目标是记录整个管弦乐队——看到所有穿过细胞膜的离子电流——而不仅仅是细胞外记录显示的管弦乐队的子集。”
“增加细胞内记录的动态维度对于药物筛选和毒性检测至关重要，但这只是我们工作的一个重要方面
" “剩下的就是技术进步了，”科恩-卡尔尼继续说道
“3DFG便宜，灵活，全碳平台；不含金属
我们可以用这种材料制作晶片大小的电极，在几秒钟内实现多位点细胞内记录，这是对现有工具(如膜片钳)的重大改进，后者需要数小时的时间和专业知识
" 那么，它是如何工作的呢？意大利技术研究所的研究人员利用米歇尔·迪帕洛和弗朗切斯科·德·安杰利斯开发的技术，用超快激光进入细胞膜
通过将短脉冲激光照射到3DFG电极上，细胞膜的一个区域在某种程度上变得多孔，从而允许记录细胞内的电活动。
然后，培养心肌细胞以进一步研究细胞间的相互作用
有趣的是，3DFG是黑色的，吸收大部分光，产生独特的光学特性
结合其泡沫状结构和巨大的暴露表面积，三维荧光具有许多制造小型生物传感器所需的理想特性
“我们开发了更智能的电极；科恩-卡尔尼强调说:“这种电极可以让我们更好地接触到它。”
“我这边最大的优势是我们可以获得这种丰富的信号，能够观察细胞内重要的过程
拥有这样一个工具将会彻底改变我们研究治疗对终末器官如心脏的影响的方式
" 随着这项工作的进展，该团队计划将其知识应用于大规模的细胞/组织界面，以更好地理解组织发育和化合物的毒性(例如
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，药物毒性)
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