莱斯大学的生物工程师开发了可以悬浮在接种有活细胞的水凝胶支架中的荧光微粒。微粒可用于监测水凝胶培养物中氧气的存在，以帮助伤口愈合。来源：里德·威尔逊（Reid Wilson）

重要的是要知道一个人的新细胞正在得到营养。赖斯大学的科学家正在努力确定一种方法。

生物工程师Jane Grande-Allen的Rice实验室发明了软微粒传感器，用于监测水凝胶中的氧气含量，水凝胶用作生长组织的支架。

赖斯布朗工程学院和其他地方正在开发的水凝胶可以放在受伤部位。它们充满了活细胞，可以促进新肌肉，软骨乃至整个器官的生长。理想情况下，水凝胶会吸引血管，这些血管会注入物质并为细胞带来营养。

格兰德·艾伦（Grande-Allen）和她的团队设计了他们的荧光颗粒，以报告凝胶中的氧气含量。他们的工作发表在美国化学学会的《ACS生物材料科学与工程》杂志上。

格兰德·艾伦说：“我们一直在与肠道机械生物学的研究者合作，希望找到一种简单的方法来告诉我们在整个3-D组织培养物中我们所含的氧气水平。” 他说：“当我们想要达到特定的氧气水平时，我们要确保这就是细胞所吸收的氧气。

她说：“有多种方法可以做到这一点。” “我们可以有计算模型，但是我们必须对氧气渗透到培养基和3-D支架材料中的方式做出一些假设。更好的方法是直接对其进行测量，因此这就是我们的目标。”

主要作者里德·威尔逊（Reid Wilson），医学博士。赖斯和贝勒医学院的学生，以赖斯校友Matthew Sapp和赖斯研究生Sergio Barrios的工作为基础，开发了软微粒，该微粒结合了基于钯和参考荧光团的氧触发荧光分子。

威尔逊经历了染料组合和浓度的几次迭代，以开发出这些微粒。他说：“在三维培养物中使用对氧气敏感的荧光团的问题是它们的信号亮度不够高，无法可靠地进行测量。” “因此，我们在微粒上装载了高浓度的染料，这使得氧浓度的测量更具可重复性。”

这些颗粒可以与活细胞一起悬浮在水凝胶中，测试表明它们对这些细胞没有毒性。可以从各个波长读取荧光成分发出的信号，但是它们的功效在于将两者的响应结合在一起，这使临床医生能够测量组织中2毫米以内的氧气含量。

“虽然很小，但氧气的扩散极限通常很小，”格兰德·艾伦说。“有些细胞非常接近血液供应，血红蛋白会带动血细胞带入高水平的氧气。但是微生物组中的某些细菌通常是厌氧的，并且在没有氧气的情况下可以更好地生存。”

Grande-Allen说，当以适当的波长照射时，这些粒子不易发生光致漂白（褪色），也不会从水凝胶中沉出，因为较大的荧光粒子甚至在储存一年后也容易发生。

她指出，软骨和某些类型的病变心脏瓣膜等组织没有血管网络，但它们的细胞却蓬勃发展。她说：“我一直想知道这些细胞如何获得营养以及它们需要生存什么。” “通过在我的实验室中使用氧气感应微粒和其他技术来拉伸生物和工程材料，我们可以开始着手回答这些问题。”