研究人员已经设计出一种简单的技术来构建一种称为电穿孔器的实验室设备，该设备可以通过廉价的组件（包括从丁烷打火机中获取的压电晶体）施加电击来暂时打开细胞壁。
该图显示了一个普通的丁烷打火机（左），研究人员从中获得了用在ElectroPen中的压电组件（右）
这项研究的目的是使这种低成本设备可用于高中，预算紧张的实验室和其他组织，否则它们的研究可能会受到使用常规实验室级电穿孔器的限制。该设备的计划（称为ElectroPen）以及创建3D打印外壳所需的文件均已可用。
佐治亚州助理教授M. Saad Bhamla说：“ ElectrPen的目标是使高中和那些精打细算的实验室，甚至是那些在偏远地区工作而无需通电的实验或过程都涉及电穿孔的实验室成为可能。” AI智慧认为 “这是通过将这种能力交由更多科学家和有抱负的科学家之手来寻找绕过经济限制以推进科学研究的方法的另一个例子。”
这一研究项目已于1月9日发表在《 PLOS Biology》杂志上，由美国国家科学基金会和美国国立卫生研究院赞助的研究中，研究人员详细介绍了构建ElectroPen的方法，该方法能够产生所需的2,000 V以上的短脉冲适用于各种实验室任务。
细胞膜的主要工作之一是充当保护性边界，以保护活细胞的内部工作不受外界环境的影响。
佐治亚理工学院的本科生Gaurav Byagathvalli和助理教授Saad Bhamla
上图展示了丁烷打火机的例子，这些丁烷打火机可用来制造便宜的ElectroPen，一种在生命科学研究中有用的电穿孔器。
只需短暂的电击，膜就会暂时打开，让外来分子流入，这一过程称为电穿孔。该过程已在分子生物学实验室中使用了数十年，其任务范围从细菌检测到基因工程。
尽管这种做法已经变得很普遍，但电穿孔器的高成本及其对电源的依赖使该技术大部分仍处于学术或专业实验室的范围内。 在合作者Soham Sinha，Yan Zhang，助理教授Mark Styczynski和Lambert高中老师Janet Standeven的帮助下，Bhamla和本科生Gaurav Byagathvalli着手改变了这一现状。
Byagathvalli说：“一旦我们决定解决这个问题，我们就开始探索电穿孔器的内部工作原理，以了解它们为何如此庞大和昂贵。” “自从1980年代初提出电穿孔器以来，电穿孔器的设计并未发生重大变化，这引发了一个问题，即我们是否能够以仅一小部分的成本获得相同的输出。我们很高兴发现这个通用工具背后的新奥秘。”
除了压电打火机晶体（在施加压力时会产生电流）之外，器件中的其他部件还包括镀铜线，热缩线绝缘体和铝带。为了将它们结合在一起，研究人员设计了3D打印的外壳，该外壳也可以用作其激活剂。研究人员报告说，手头上的所有零件均可在15分钟内组装完毕。
尽管ElectroPen并非旨在代替实验室级的电穿孔器。
正在展示廉价的ElectroPen，一种在生命科学研究中有用的电穿孔仪。
研究人员测试了几种不同的较轻的晶体，以发现使用基于弹簧的机制产生一致电压的晶体。为了进一步了解打火机的功能，该团队使用了高速摄像头，以每秒1057帧的速度查看慢动作的机械原理。
Bhamla说：“该设备正常工作的根本原因之一是，压电晶体产生的电压始终很高，而与用户施加的力无关。” “我们的实验表明，这些打火机中的锤子能够达到3,000 Gs的加速度，这解释了为什么它能够产生如此高的电压突发。”
为了测试其功能，研究人员在大肠杆菌样品上使用了该设备，添加了一种化学物质，该化学物质可使细菌细胞在特殊的光下发出荧光，照亮细胞部分并使它们易于识别。类似的技术可用于实验室或远程现场操作中，以检测细菌或其他细胞的存在。
该团队还评估了该设备是否易于使用，并将组装好的ElectroPens运送给其他大学和高中的学生。
Bhamla说：“研究团队能够成功获得相同的荧光表达，我认为这证实了这些设备可以很容易地被全球的学生传播和采用。”
为此，研究人员提供了有关如何构建设备的计划，以及由3-D打印机用来制造机壳和执行器的数字文件。研究的下一步包括测试更广泛的打火机，以在更广泛的范围内寻找稳定的电压，目的是创建电压可变的ElectroPens。
作者：AI智慧