今日2篇Nature Biotechnology,均出自四院院士!
奇物論 2021-06-30
在手術恢復期間需要使用的臨時心臟起搏器涉及經皮導線和外部硬件,這些硬件具有感染風險、限制患者活動能力并可能在移除導線期間損壞心臟。

 
鑒于此,美國西北大學John A. Rogers院士、Rishi K. Arora和喬治華盛頓大學Igor R. Efimov等人報告了一種無引線、無電池、完全植入式心臟起搏器,用于術后控制心率和心律,在規定的手術時間內,通過自然生物過程完全溶解和清除。成果發表在Nature Biotechnology上。
 

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這是有史以來第一個可降解的瞬態起搏器。起搏器的所有組件都是生物相容的,可以在五到七周內自然吸收到身體的生物流體中,無需手術取出。
 
研究人員展示了這些設備在小鼠、大鼠、兔、犬和人類心臟模型中提供各種大小心臟的有效起搏,具有定制的幾何形狀和操作時間尺度,由無線能量傳輸提供支持。這種方法克服了傳統臨時起搏裝置的主要缺點,可作為下一代術后臨時起搏技術的基礎。該瞬態電子平臺開啟了醫學和生物醫學研究的全新篇章。
 

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圖|生物可吸收、可植入、無引線、無電池心臟起搏器的材料、設計特征和建議用途
 
 
值得注意的是,同日,合成生物學家、哈佛大學James J. Collins院士課題組Nature Biotechnology上也發表了關于合成生物學結合可穿戴設備的重要進展。
 

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將合成生物學整合到可穿戴設備中可以擴大無創監測生理狀態、疾病狀態和病原體或毒素暴露的機會。然而,合成電路的運行通常需要活的工程細菌的存在,這限制了它們在可穿戴設備中的應用。于此,James J. Collins院士課題組報告了使用冷凍干燥、無細胞合成電路(包括基于 CRISPR 的工具,可檢測代謝物、化學物質和病原體核酸特征)功能化的輕質、柔性基材和紡織品。
 
可穿戴設備在從水性暴露事件中再水化時被激活,并通過比色變化或通過檢測熒光和發光輸出的光纖網絡報告特定分子目標的存在。核酸的檢測限可與當前的實驗室方法(如定量 PCR)相媲美。
 
研究人員展示了一種帶有凍干 CRISPR 傳感器的口罩的開發,用于在室溫下 90 分鐘內對 SARS-CoV-2 進行可穿戴、無創檢測,除按下按鈕外,無需用戶進行其他干預。
 

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圖|基于 CRISPR 的 FDCF 可穿戴傳感器的驗證
 
參考文獻:
1. Choi, Y.S., Yin, R.T.,Pfenniger, A. et al. Fully implantable and bioresorbable cardiac pacemakerswithout leads or batteries. Nat Biotechnol (2021).
https://doi.org/10.1038/s41587-021-00948-x
2. Nguyen, P.Q.,Soenksen, L.R., Donghia, N.M. et al. Wearable materials with embedded syntheticbiology sensors for biomolecule detection. Nat Biotechnol (2021).
https://doi.org/10.1038/s41587-021-00950-3
 
課題組簡介

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John A.Rogers,美國西北大學講席教授,并兼任生物集成電子中心創始主任。系美國國家科學院、美國國家工程院、美國國家醫學院、美國藝術與科學學院四院院士,同時是美國電氣和電子工程師協會(IEEE)、美國物理協會(APS)和材料研究協會(MRS)等多個權威科學協會會士。此外,他是復旦大學、浙江大學榮譽教授,瑞士聯邦理工學院榮譽博士。他曾獲麥克阿瑟天才獎(2009年) 、麻省理工學院的萊梅爾遜獎(2011年)、美國史密森尼物理科學創造力大獎(2013年)、蘇黎世聯邦理工學院頒發的蘇黎世化學工程獎章(2015年)以及美國機械工程師學會頒發的納戴獎章(2017年)。
 
截止目前,John A.Rogers院士發表論文650篇以上,獲批或申請中的專利超過100項;Web of Science被引次數超過64000次,H指數117;GoogleScholar被引次數超過122000次,H指數171。
 
 

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James J. Collins,哈佛大學和麻省理工學院教授,系美國國家科學院、美國國家工程院、美國國家醫學院、美國藝術與科學學院四院院士。課題組致力于合成生物學和系統生物學,特別關注使用網絡生物學方法研究抗生素作用、細菌防御機制和耐藥性的出現。他的專利技術已獲得超過 25 家生物技術、制藥和醫療器械公司的許可,他還幫助創辦了多家公司,包括Sample6 Technologies、Synlogic 和EnBiotix。他獲得了無數獎項和榮譽,包括羅德獎學金、麥克阿瑟“天才”獎、美國國立衛生研究院院長先鋒獎、賽諾菲巴斯德研究所獎以及多項教學獎。



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