“石化”细胞，这绝不是巫术

　　

生物通报道：将血肉变成石头听起来就像是神话故事中的巫术，但科学家们通过一个简单的技术做到了这一点。

美国能源部（DOE）Sandia国家实验室开发的这个技术以硅为基础，能将活细胞变为不会腐烂的材料，使其耐受高能探针的检测，在癌症、干细胞等生物学领域有着广阔的应用前景。研究人员通过这一技术获得了天然器官（肝脏）的非有机复制品，还“固定”了生物学实体（比如红细胞）生成工业上需要的特殊结构。相关研究陆续发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志、美国化学学会杂志（JACS）和Nature Communications杂志上。

DOE Sandia国家实验室的Bryan Kaehr和新墨西哥大学UNM的Jason Townson发现硅浆有一个惊人的特性：在适当的低pH值条件下，硅分子没有彼此结块，而是附着在表面上形成薄薄的涂层。Kaehr认为，类似涂层也许能强化细胞结构，让细胞耐受高强度长时间的检测。

研究人员将体外培养的组织细胞浸入硅溶液，进行过夜硬化。随后他们提高温度烧掉了其中的生物物质，结果得到了完美的细胞复制品。研究人员用电镜检测了细胞内部，发现这一技术很好的复制了微观细胞器，建立了几乎完美的硅复制品（从整体形状到纳米结构）。

芬兰科学家们正在用这一技术建立干细胞分化的三维模型，揭示干细胞分化的不同阶段。而牛津大学的科学家们正在用这个技术，研究蜘蛛如何生成不同类型的丝。

Townson在这个技术的基础上研究了抗癌纳米颗粒插入细胞时的行为。“光学显微镜很难在保留三维环境的同时，获得纳米颗粒与细胞互作的图像，”他说。（延伸阅读：Nature重大成果：新技术展现透明的完整大脑）

将血液变为工业原料

在JACS文章中，Kaehr及其同事利用化合物将红细胞转变为特殊的球体。这些改造后的红细胞用硅浆处理进行硬化，可以得到工业上强化轮胎时所需的微粒。现在这种原料的生产变得既便宜又简单，因为血液是肉类加工的废品很容易获得。研究人员指出，人们还可以利用细菌来构建其他工业所需的结构。

在Nature Communications文章中，Kaehr及其同事把肝脏浸入硅溶液，获得了坚硬的碳化复制品，展现了肝脏的精确结构（从宏观到微观）。肝脏是一个在漫长进化过程中得到优化的有效器官，有着巨大的吸收表面和超强的释放能力。人们可以模拟肝脏结构制造更好的电极。

据介绍，硅浆处理有助于人们进一步检测癌症发展和细胞生长。这一技术不需要繁琐的“固定”过程，能够很好的稳定生物材料，防止它们在电子束分析时崩溃。

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：

Synthetic fossilization of soft biological tissues and their shape-preserving transformation into silica or electron-conductive replicas. Nature Communications

Cellular complexity captured in durable silica biocomposite. PNAS