Only Perception: 實驗室晶片模仿腦部的化學作用

2008-02-17

實驗室晶片模仿腦部的化學作用

'Lab on a chip' mimics brain chemistry
http://www.physorg.com/news122044461.html

February 12, 2008

來自於 Whiting 工程學院與醫學院的 Johns Hopkins 研究者發明了一種微米尺度的工具 -- 一個實驗室晶片（lab on a chip）-- 被設計用來模仿腦部錯綜複雜的化學作用。此系統應能協助科學家更了解腦中的神經細胞如何運作，以形成神經系統。

一篇對此研究所提出的報告成為英國期刊 Lab on a Chip 2008 年 2 月號的封面故事。

"我們所開發的晶片將使得對神經細胞的實驗能更簡單的進行與控制，" Andre Levchenko 說，Ph.D.，Johns Hopkins Whiting 工程學院生醫工程副教授，同時也是隸屬於 Institute for NanoBioTechnology 的教職員。

神經細胞藉由感知流經其環境的，以及附著在其周圍表面的化學訊號（cues），來決定生長方向。此晶片是以塑膠般的物質製成且以玻璃蓋子覆蓋，以一個通道與井所構成的系統（a system of channels and wells）為其特色，那能讓研究者控制特定化學混合物在單一神經細胞周圍的流動。

"要建立一個理想的實驗條件來研究神經元與生長訊號如何起反應是件困難的事，因為有太多事情是立刻發生，以致於很難挑出神經細胞連結，不過這個晶片，由腦化學與工程專家所共同設計，提供了一種精密的方式將東西挑出，" Guo-li Ming, M.D., Ph.D.，Johns Hopkins 醫學院與細胞工程研究所的神經學副教授。

在以他們的晶片進行實驗時，研究者將單一神經細胞，或神經元，放到晶片上，接著引入特定生長訊號（以化學物質的形態）。他們發現生長中的神經元會轉動，並且朝附著在晶片表面，某些濃度較高的化學訊號生長，並且在溶液中發出自由流動的訊號分子。

當研究者提供神經元起衝突的訊號時（包含表面結合與溶液中的訊號），他們發現細胞會隨機轉動，暗示細胞無法從其他訊號中選出一個。這，根據 Levchenko 表示，支持主流理論，某一訊號依賴一個細胞周圍的狀況，可引起不同的回應。

"這種在晶片中結合數種不同刺激的能力，像一個神經細胞將在活體動物中所遇到的，更加真實的環境，" Ming 說。這將使未來對於一個神經細胞在生長與再生中所扮演角色的研究更加精確與翔實。

※ 相關報導：

＊ A microfluidics-based turning assay reveals complex growth cone responses to integrated gradients of substrate-bound ECM molecules and diffusible guidance cues
http://www.rsc.org/Publishing/Journals/LC/article.asp?doi=b713945d