挪威科技大学凯利·奥克斯著
研究人员创造了具有不同排列方式的纳米柱的基板
信用:雅各布·文杰 当生物学家在显微镜下研究细胞时，他们在与人体内部环境完全不同的平面上观察细胞
现在，NTNU的研究人员找到了一种方法，利用微小的聚合物柱来模拟细胞自然环境的某些方面
他们的工作由挪威研究委员会资助，发表在《纳米研究快报》杂志上
NTNU大学物理系教授帕韦尔·西科尔斯基说:“人体内的细胞嵌入在复杂的分子矩阵中。”
这种环境被称为细胞外基质，是细胞的动态支持网络，不仅为组织和器官的生长提供物理支架，还传递信号帮助细胞相互交流
虽然将细胞从细胞外基质中取出，放在玻璃制成的平面上，让研究人员可以在实验室中研究它们，但这确实意味着我们可能会错过观察许多细胞过程
西科斯基说:“玻璃非常坚硬，细胞会感觉到，当它试图拉动基板时，基板不会变形。”
“这诱导了某些类型的行为，也诱导了细胞中某些类型的过程
如果把它们放在有弹性和柔软的东西上，它们会有不同的表现，并且可以变形和重塑
" 这意味着，如果研究人员想了解细胞在自然环境中的行为，他们需要一种能更紧密复制生物的基质
将细胞包埋在水凝胶中——例如，凝胶状聚合物的三维网络——是一种选择
但是研究水凝胶中的细胞并不像在光学显微镜下的简单载玻片上观察细胞那么容易
“如果你想看看发生了什么，那就相当有挑战性，”西科斯基说
在聚合物薄膜中产生结构 用纳米结构模仿较软基底的一些机械特性是解决这个问题的一种可能方法——这正是西科斯基和博士所做的
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学生雅各布·文杰与奥斯陆大学的细胞生物学家诺埃米·安东内拉·瓜达尼奥和辛齐亚·普罗吉达合作完成了这项研究
Vinje用一种被称为SU-8的聚合物制成的微小柱子覆盖住载玻片
这些纳米柱——每个尖端只有100纳米宽——是在NTNU纳米实验室用电子束光刻技术制造的，聚焦的电子束在聚合物薄膜中形成结构
“每平方毫米你已经有相当多的柱子，如果你想研究细胞，那么我们需要制造至少10乘10毫米数量级的表面，”西科斯基说
“NTNU纳米实验室的工具对于实现这一目标至关重要
" 研究人员创造了具有各种不同纳米柱排列的基底，并使用产生荧光蛋白的细胞进行测试
在显微镜下观察细胞，研究人员分析了细胞附着在不同表面的点的形状、大小和分布
带有密集纳米柱的基底最接近模拟较软的表面
信用:雅各布·文杰 密集的柱子 在对不同表面上的细胞进行了数百次观察后，研究人员发现，带有紧密堆积的纳米柱的基底最接近模拟更柔软的表面
西科斯基说:“如果我们制作一个有密集柱子的基底，那么细胞的行为就像它们在一个更柔软的基底上一样。”
纳米柱覆盖的基底的美妙之处在于其简单性——理论上，生物学家可以简单地用新的载玻片替换他们通常的载玻片
“它比玻璃基板有更多的特征和更好的调谐性，但它仍然相对简单，”西科斯基说
他说，最终的目标是让研究人员能够“打开包装，取出其中一个，把他们的细胞放在上面，在显微镜下研究，完成后扔掉它。”
“然而，要实现这一点，需要以相对较低的成本生产数百种基板
到目前为止，研究人员只制作了少量的原型，但有一些现有的方法——例如一种低成本、高通量的技术，用于制作纳米图案，称为纳米压印光刻——可以扩大衬底的生产规模
除了让生物学家以新的方式研究细胞，这些底物还可以用来开发更好的药物筛选方法
例如，为了找到一种能阻止细胞粘附在特定表面的药物，覆盖纳米柱的基底可以模拟该表面，并将潜在的药物投入测试
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