学术|不可思议！只需25步，用一块芯片就能把皮肤变成血管、神经细胞( 二 )
论文强调，要想做出高质量的微针阵列，必须特别注意两个方面 。第一个是在翻转芯片以制造微针的纳米通道时需要精确对准（步骤 1A（Xix）），第二个是在制作的过程中要温柔，以避免针孔中出现堵塞的现象（步骤 1A（xxii，xxvii 和 xxiv）） 。
TNT 器件的制备 在芯片制作好之后，需要将其和电穿孔设备进行整合以实现质粒 DNA 的导入 。首先 TNT 芯片上安装有一个储液器，用来储存有质粒 DNA 的溶液 。为了实现纳米电穿孔，还需要一种精确控制的电脉冲发生器 。研究人员用 PDMS 和固化剂混合，形成可嵌入芯片的 PDMS 薄膜 。之后，芯片的正面、底面和 PDMS 膜的底面都用等粒子清洗机处理过，然后轻轻地压在一起，在各层之间形成完整的粘合 。PDMS 膜的厚度应调整为 2-4 毫米 。
论文表示，大于 4 毫米的 PDMS 膜不够灵活，不足以在芯片之间提供完全的防泄漏连接，而且还可能在连接过程中损坏芯片 。而小于 2 毫米的 PDMS 膜又太柔软，因此在芯片和薄膜之间会产生褶皱和气隙 。
文章图片
小鼠实验 | 来源：论文
使用 TNT 器件进行体内转染当利用电穿孔技术将 DNA 导入到体内时，所施加的电压决定了 DNA 分子上的迁移力有多大，从而决定了在恒定脉冲下导入的距离有多远 。同时，电压还决定了电穿孔过程中细胞膜上的孔密度和平均孔径 。中等电压（100-150 V/mm）可以平衡导入距离和孔隙参数 。过高的电压会破坏细胞和组织结构 。在实验中，研究人员使用了 8 到 12 周大的雄性小鼠 。不过这并不代表活体小鼠实验局限于任何性别或年龄，任何小鼠都可以参与 。
为了便于 TNT 芯片能接触到皮肤更深层的细胞组织，实验中的小鼠都被脱毛 。之后电脉冲通过装有质粒溶液的储液器和微针达到皮肤 。该电脉冲为方波，参数可调 。以 200 V 电压开始，穿孔脉冲电压可以不断增加以促进细胞膜孔隙的形成，之后再以 200 V 的驱动脉冲将质粒导入组织 。较高的电压（>250 V）会增加驱动力，并在细胞膜上产生更大的孔隙，这有助于质粒的传递 。但如果电压太大的话就会对细胞产生毒性 。
作者表示，这款带有硅空心微针阵列的 TNT 芯片的最终目标是对组织进行重新编程 。在这款芯片的帮助下，实验小鼠避免了后肢的组织坏死，甚至移植到大脑的神经细胞还改善了中风小鼠的神经功能 。
目前，科学家们还没有在人类身上进行大规模的临床试验 。但在制备纳米芯片的方法开源以后，想必会引来大批生物骇客的兴趣 。
届时又会有怎样神奇的发现，我们拭目以待 。
参考文献：
https://www.nature.com/articles/s41596-021-00631-0
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