德國研究人員利用鑽石奈米微晶(nanocrystalline diamond)鍍膜技術製作品質更為優良的培養皿(Petri dish)。此新型培養皿非常適合用於體外(in vitro)試驗，而且相較於傳統聚苯乙烯(polystyrene)培養皿更具生物相容性。
發明已超過一個世紀的培養皿是生物實驗的基本裝置。史上第一個培養皿是由玻璃所製作，不過現在大多改用透明的聚苯乙烯。培養皿應該具有高度生物穩定性，亦即不易受培養的生物及溶液影響。然而，烏爾姆(Ulm)大學的Andrei Sommer等人卻發現在奈米尺度下並非如此。
該團隊在實驗中使用一種奈米刻壓機(nanoindenter)，能測量物體表面的硬度變化。他們發現聚苯乙烯培養皿的底部在接觸水溶液後會明顯軟化，這導致一層奈米級的活性氧族群(reactive oxygen species, ROS)生成，進而造成生物細胞的衰弱。活性氧族群源自於氧元素的反應中間產物，可能是分子(如過氧化氫)、自由基或離子。活性氧族群會氧化脂質並且鈍化酵素，導致細胞的破壞。
鍍上奈米鑽石薄膜的石英玻璃培養皿不會有上述問題，因為透明且具生物相容性的奈米鑽石並不會促成活性氧族群奈米層的生長。Sommer表示，大部分的體外人工受精(in vitro fertilization, IVF; 又稱試管嬰兒)是在聚苯乙烯培養皿中完成，此過程中造成的細胞損傷將會導致非常嚴重的後果。活性氧族群在一種名為卵細胞質內精子注射(intra-cytoplasmic sperm injection)的過程中甚至危害更大，因為在注入精子前會先將卵子的卵丘細胞(cumulus cells)剝離，而卵丘細胞本身為一細胞保護層。科學家們相信體外人工受精過程中的活性氧族群來自於細胞自身的新陳代謝、細胞死亡的分解產物以及細胞所處的微環境。
初步的試驗使用小鼠胚胎癌與初代細胞，結果顯示具奈米鑽石鍍膜的培養皿非常適合體外試驗，只可惜造價過於昂貴。Sommer認為此研究揭露了傳統聚苯乙烯培養皿的缺點，並且可望啟發價格較低廉的解決方案。就現階段而言，該團隊建議在現有的聚苯乙烯培養皿鍍上適當的奈米鑽石層來隔絕塑膠材質，以防止軟化發生。詳見Journal of Bionic Engineering, Vol. 9, p.353 (2012)。
原始網站: http://nano.nchc.org.tw/
作者:劉家銘(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝