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可与细胞相互作用并刺激细胞的小型生物集成装置，在治疗中具有巨大潜力。然而，这些设备都需要一个电源来运行。到目前为止，还没有一种有效的方法在微尺度上提供电力。
为了解决这个问题，牛津大学化学系的研究人员开发了一种微型电源，能够改变培养的人类神经细胞的活动。该装置的灵感来自于电鳗发电的方式，它利用内部离子梯度来发电。
牛津大学 Hagan Bayley 教授、张瑜伽博士、周琳娜博士等人在 Nature 期刊发表了题为：A microscale soft ionic power source modulates neuronal network activity 的研究论文。
研究团队受电鳗放电方式的启发，开发了一种微型电源，在实现微型生物集成设备上迈出重要一步，该设备利用内部离子梯度发电，直接刺激细胞，改变培养的人类神经细胞的活动，
该研究开发的这种微型柔性电源是通过沉积5纳升尺寸（1纳升为1升的10亿分之一）的导电水凝胶（含有大量吸收水的聚合物链的3D网络）液滴来生产的。每个液滴都有不同的组分，因此在整个链上形成了盐浓度梯度。脂质双分子层将相邻液滴分开并提供机械支持，同时阻止盐离子在液滴之间流动。
通过将结构冷却到4°C并改变周围的介质来打开电源：这会破坏脂质双分子层，使液滴之间形成连续的水凝胶。从而使得盐离子可以通过导电水凝胶，从两端的高盐离子浓度液滴移动到中间的低盐离子浓度液滴。通过将两端液滴与电极连接，盐离子梯度释放的能量被转化为电能，使水凝胶结构成为外部组件的电源。
在这项***新研究中，研究团队开发的激活的液滴电源产生了持续超过30分钟的电流。由50纳升液滴组成的单元的***大输出功率约为65纳瓦。该设备在储存36小时后也会产生类似的电流。
液滴电源的结构和输出性能
接下来，研究团队演示了如何将活细胞连接到电源设备上，从而通过离子电流调控细胞活动。他们将该装置连接到含有人类神经祖细胞的液滴上，这些细胞已被荧光染料染色，以表明它们的活性。当电源打开时，延时记录显示神经元中由局部离子电流诱导的细胞间钙信号波。
离子液滴装置诱导的神经元调控
该论文的***作者兼共同通讯作者张瑜伽博士表示，这种小型化柔性电源代表着生物集成设备的突破。通过利用离子梯度开发出的微型的、生物相容性系统，可以在微尺度上调控细胞和组织，这在生物学和医学方面开辟了广泛的应用前景。
研究团队还表示，该设备的模块化设计允许多个单元组合起来，以增加产生的电压和/或电流。通过将20个5液滴单元串联起来，能够照亮一个发光二极管。
ctDNA的提取在肿瘤筛查中，是重要的前置步骤。目前常用的提取方法是利用生物磁珠，主要是硅羟基磁珠或羧基磁珠对血清血浆的ctDNA进行提取，由于磁珠的粒径小，比表面积大，在特定提取缓冲液中，对核酸的吸附会更加灵敏，相比于其他方法，使用生物磁珠对进行ctDNA提取得率会更高，检测灵敏度和检出限也会更合适，搭配核酸提取仪，更能实现全程自动化的提取。
