“新技术让研究人员能够并且制造数千个能够记录细胞内信号”

我们的细胞可以使机器变得舒适。我们可以植入传感器来记录神经元是如何以及何时发射的。 电极破坏心脏细胞和射击脑细胞。神经元装置还可以促进大脑移植后的再生长。

不久，所谓的脑机接口就可以监测和治疗帕金森病等神经系统疾病的症状，提供设计人工智能的蓝图，实现脑—脑通信。

要想实现又不现实，设备就需要逐字深入我们细胞进行侦察的方法。 我们越了解神经元是怎么工作的，我们就越能用机器模拟、复制和解决。

现在，在nature nanotechnology上发表的论文中，joshua和beth friedman大学教授charles m. lieber介绍了他最初在细胞内记录的纳米级设备的更新。 这是第一种用于记录活细胞内电子颤动的纳米技术。 九年后，利伯和他的团队，设计了成千上万的设备，建立了纳米级军队，加速了努力，可以找到我们细胞内发生的事件。

在利伯工作之前，同样的设备面临着金发姑娘的问题:太大了，他们会记录内部信号，但会杀死牢房。 太小了，他们无法穿过细胞膜。 录音结果很嘈杂，不准确。

利伯的新纳米线正好符合利益。 在年的设计和报告中，原件有纳米级的v形前端，v的底部有晶体管。 这个设计可以穿透细胞膜，将准确的数据传送回团队而不会破坏细胞。

但有一个问题。 由于硅纳米线的长度远远超过了它们的宽度，它们没有一边摇晃一边缠绕在一起。 和煮面一样灵活，lieber研究所的研究生anqi zhuang说，他是团队最新的工作作者之一。

为了制造原始设备，实验室成员需要捕获纳米线的面，找到v的各手臂，在记录装置上编织线。 一个设备花了两到三个星期。 这是一项非常繁琐的工作，庄说。

纳米线一次不会合二为一。它们像相似的东西一样集中制造。 是熟意大利面。 利用利伯用于制造最初纳米线的纳米团簇催化气液固法，该团队建立了电线可以自身发芽的环境。 这些可以事先明确各导线的直径和长度，但不能事先明确导线的位置。 即使一次生长几千到几百万纳米线，最终也会变成一堆看不见的意大利面。

为了解开这个烂摊子，利伯和他的团队为他们松散的煮面设计了陷阱。 他们在硅片上制作了u形槽，表面梳理了纳米线。 这个卡片工艺解决了混乱，把纳米线一根根整齐地堆积在u形的孔里。 然后，每个u曲线得到一个类似于v型器件底部的小晶体管。

通过整理，里弗和他的团队在同一时间完成了数百个纳米线设备。 因为他们非常一致，所以很容易控制，张说。

此前，张和她的同事们使用u型纳米级装置记录了培养物中神经细胞和心脏细胞的细胞内信号。 涂上模仿细胞膜感觉的物质，纳米线以最小的努力和对细胞的损伤可以穿过这个屏障。 另外，可以记录精度与最大竞争对手相同的细胞内颤振:膜片钳电极。

膜片钳电极约是纳米线的100倍。 顾名思义，这个工具夹着细胞膜会造成不可逆转的损害。 膜片钳电极能够捕捉到细胞内电信号的稳定记录。 但是，张先生说，如果记录下来，细胞就会死亡。

lieber团队的u型纳米级设备对细胞宿主更友好。 可以并行插入多个细胞而不造成损伤。

现在，这些设备非常温和，大约10分钟后细胞膜就会被挤出。 为了扩展该窗口的下一个设计，团队可能会在前端添加少许生化粘合剂或使边缘变粗，从而使导线接近膜。

纳米级器件相对于膜片钳还有另一个特点:可以并行记录越来越多的细胞。 使用夹具，可以一次收集一点点的细胞记录。 在这项研究中，一次记录了10个细胞。 她说可能会越来越多。 他们一次可以记录的细胞越多，就越能看到细胞互联网是如何在生物中相互作用的。

在扩展纳米线设计的过程中，这个团队碰巧证实了一种被称为曲率假说的长期存在的理论。 河狸发明了最初的纳米线后，推测纳米线前端的宽度( v或u的底部)会影响电池对电线的响应。 在这项研究中，这个团队尝试了多条u曲线和晶体管尺寸。 结果证明，最初的假设是细胞像狭窄的尖端和小的晶体管。

里弗说，包括我们自己在内的多门科学之美在推进假设和未来工作方面面临着许多挑战。 随着他们背后的可扩展性挑战，团队希望捕获更准确的记录。 大概在子细胞结构内，记录着生物中的细胞吧。

但对利伯来说，一台脑机的挑战比其他所有人都有吸引力:将机器人带入现实。