西亚试剂：科学家成功将硅芯片植入人类细胞中

个体细胞的研究在生物医学中有非常重要的意义。许多生物过程发生在细胞内，并且这些过程在不同的细胞内是不一样的。比细胞更小的微米和纳米元件的发展将有助于在单细胞层面上了解细胞机器（cellular  machinery）。利用这些装置，可对细胞的机械的、生物化学的、电化学的和各种热过程进行研究。

一个典型的人体细胞，其大小约为10平方微米，这意味着一个细胞可以植入数百个今天最小的晶体管。如果目前晶体管小型化的速度能继续保持，到2020年一个细胞可植入大约2.500个晶体管，这相当于第一代个人电脑的微处理器。

“今天微米和纳米电子的进程已经使我们能够制造出复杂的三维微观结构作为传感器和驱动器。”  何塞 安东尼 普拉扎（José  Antonio  Plaza）说，“这种比细胞更小的复杂结构，可以进行大规模的生产，而在形状和尺寸上的精确度可以达到纳米级，并且成本低廉。此外，许多不同的材料（半导体、金属和绝缘体）可以准确的尺寸和形状整合到硅芯片上。”

普拉扎是西班牙巴塞罗那微电子学研究所微米和纳米系统研究部的一名研究员，与由同事组成的一个团队一道，证明小于细胞的硅芯片能被制造、收集，并能以不同的技术（脂质体转染法、吞噬作用或显微注射）植入到活细胞内，而最引人注目的是，它们可以作为细胞内的传感器。

这个团队的这一发现发表在最新一期的Small杂志上，论文标题是《活细胞的细胞内硅芯片》（Intracellular  Silicon  Chips  in  Living  Cells）普拉扎指出，许多研究涉及到不同形状和组织的微米级和纳米级颗粒的制造和细胞吞噬。这些颗粒主要通过化学合成的方法制造，并已显示对纳米医学具有较大的影响。

“反过来。”他说，“硅芯片已经显示在现代生活的许多领域具有无限的应用前途。因此，我们工作的重点是证明，制造出的微米和纳米颗粒级别的硅芯片，可以作为细胞内的传感器。这些芯片的生产材料是典型的半导体材料：硅，生产方法是以光蚀刻技术为基础的普通的工业制造工艺。

论文的第一作者罗德里 马丁内斯解释说，相对于微米和纳米颗粒，细胞内硅芯片有几个潜在的优点：
*形状和尺寸可精确到纳米级
*可整合不同尺寸和几何形状的多种材料
*具有三维纳米结构
*可与电子进行整合
*可与机械零件进行整合
*具有微机电系统(MEMS)和纳机电系统(NEMS)的所有优点，

在他们的实验中，这个西班牙的团队制造出不同批次的多晶硅芯片，然后选择了横向尺寸为1.5  -3微米、厚度为0.5微米的最合适的类型植入到活细胞内。细胞取自盘基网柄菌(Dictyostelium  discoieum)和被称为HeLa细胞的源自一名美国妇女的子宫颈癌细胞的细胞。

为了进一步证明该技术的通用性，他们研究了将不同材料整全到一个单芯片上，以及利用其它常用的微电子技术，如聚焦离子束（FIB）技术，研究它们的三维纳米构型的能力。

“起初的实验用多硅芯片培育HeLa细胞，但这样的方法制造内化的细胞内芯片的效率很低。”这个团队的生物学家帕特里夏 巴斯克斯（Patricia  Vázquez）和特里萨 苏亚雷斯（Patricia  Vázquez）说，“然后，我们使用脂质体转染法（脂质体是磷脂分散在水中时形成的脂质双分子层）以获得更高比例的植有芯片的细胞。