马萨诸塞大学的一个研究小组首次使用悬浮纳米线制造了一种微型传感器，可以同时测量心脏组织中的电和机械细胞反应，有望用于心脏病研究、药物测试和再生药物。

电气和计算机工程 (ECE) 博士 学生 Hongyan Gao 是《科学进展》杂志上发表的论文的第一作者（“用于同时测量细胞电和机械反应的仿生二合一纳米晶体管传感器”），他将这项发明描述为“一种改进心脏研究的新工具这在心脏病实验中具有前沿应用的潜力。”

悬浮纳米线的 SEM 图像。

由于细胞是生物学中的基本功能元素，其机械和电学行为是指示细胞状态的两个关键特性，因此对于健康监测、疾病诊断和组织修复非常重要。

对细胞状态的全面评估需要同时了解机械和电气特性。研究小组负责人、ECE 助理教授和生物医学工程副教授 Jun Yao 说。这两个属性通常由不同的传感器测量，并且细胞功能受到干扰的程度随着使用的传感器数量的增加而增加。

该传感器由 3D 悬浮半导体硅纳米线构成。由于其尺寸比单个细胞小得多，纳米线可以紧密地贴在细胞膜上并非常紧密地“倾听”细胞活动。它还具有将“听到”的生物电和生物力学活动转换为用于检测的电传感信号的独特特性。

传感器结构和细胞传感器接口的示意图。

该研究实现了姚在 2019 年获得的美国国家科学基金会教师早期职业发展 (CAREER) 计划提供的五年 500,000 美元资助中提出的目标。

姚说，除了开发集成生物芯片外，我们的下一步是将纳米传感器集成在独立支架上，以支配体外组织进行深层组织研究。从长远来看，我们希望纳米传感器能够安全地输送到活体心脏系统，以改善健康监测和早期疾病诊断。

姚表示，在一个设备中合并多种传感功能的概念也将拓宽通用生物界面工程的能力。