隨著領(lǐng)先的芯片制造廠家開始利用22納米互補(bǔ)式金氧半制程（CMOS）,，持續(xù)小型化已使半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)入納米領(lǐng)域?，F(xiàn)在晶體管的大小只有幾十納米,，這使研究人員能夠通過整合納米電子組件和活細(xì)胞來探索生物學(xué)和電子的雜合體,。雖然研究人員已經(jīng)進(jìn)行將活體細(xì)胞植入半導(dǎo)體材料的試驗(yàn),，部分研究人員正在做相反方向的探索,，即將納米電子元件植入活細(xì)胞中。

個(gè)體細(xì)胞的研究在生物醫(yī)學(xué)中有非常重要的意義,。許多生物過程發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)，并且這些過程在不同的細(xì)胞內(nèi)是不一樣的,。比細(xì)胞更小的微米和納米元件的發(fā)展將有助于在單細(xì)胞層面上了解細(xì)胞機(jī)器（cellular  machinery）,。利用這些裝置，可對(duì)細(xì)胞的機(jī)械的,、生物化學(xué)的,、電化學(xué)的和各種熱過程進(jìn)行研究。

一個(gè)典型的人體細(xì)胞,，其大小約為10平方微米,，這意味著一個(gè)細(xì)胞可以植入數(shù)百個(gè)今天最小的晶體管。如果目前晶體管小型化的速度能繼續(xù)保持,，到2020年一個(gè)細(xì)胞可植入大約2.500個(gè)晶體管,，這相當(dāng)于第一代個(gè)人電腦的微處理器。

“今天微米和納米電子的進(jìn)程已經(jīng)使我們能夠制造出復(fù)雜的三維微觀結(jié)構(gòu)作為傳感器和驅(qū)動(dòng)器,。”  何塞 安東尼 普拉扎（José  Antonio  Plaza）說,，“這種比細(xì)胞更小的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn),，而在形狀和尺寸上的精確度可以達(dá)到納米級(jí),，并且成本低廉。此外,，許多不同的材料（半導(dǎo)體,、金屬和絕緣體）可以準(zhǔn)確的尺寸和形狀整合到硅芯片上。”

普拉扎是西班牙巴塞羅那微電子學(xué)研究所微米和納米系統(tǒng)研究部的一名研究員,，與由同事組成的一個(gè)團(tuán)隊(duì)一道,，證明小于細(xì)胞的硅芯片能被制造、收集,，并能以不同的技術(shù)（脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染法,、吞噬作用或顯微注射）植入到活細(xì)胞內(nèi)，而最引人注目的是,，它們可以作為細(xì)胞內(nèi)的傳感器,。

這個(gè)團(tuán)隊(duì)的這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在最新一期的Small雜志上，論文標(biāo)題是《活細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)硅芯片》（Intracellular  Silicon  Chips  in  Living  Cells）普拉扎指出,，許多研究涉及到不同形狀和組織的微米級(jí)和納米級(jí)顆粒的制造和細(xì)胞吞噬,。這些顆粒主要通過化學(xué)合成的方法制造，并已顯示對(duì)納米醫(yī)學(xué)具有較大的影響,。

“反過來,。”他說,，“硅芯片已經(jīng)顯示在現(xiàn)代生活的許多領(lǐng)域具有無限的應(yīng)用前途,。因此,，我們工作的重點(diǎn)是證明，制造出的微米和納米顆粒級(jí)別的硅芯片,，可以作為細(xì)胞內(nèi)的傳感器,。這些芯片的生產(chǎn)材料是典型的半導(dǎo)體材料：硅，生產(chǎn)方法是以光蝕刻技術(shù)為基礎(chǔ)的普通的工業(yè)制造工藝,。

論文的第一作者羅德里 馬丁內(nèi)斯解釋說,，相對(duì)于微米和納米顆粒，細(xì)胞內(nèi)硅芯片有幾個(gè)潛在的優(yōu)點(diǎn)：
*形狀和尺寸可精確到納米級(jí)
*可整合不同尺寸和幾何形狀的多種材料
*具有三維納米結(jié)構(gòu)
*可與電子進(jìn)行整合
*可與機(jī)械零件進(jìn)行整合
*具有微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)和納機(jī)電系統(tǒng)(NEMS)的所有優(yōu)點(diǎn),，

在他們的實(shí)驗(yàn)中，這個(gè)西班牙的團(tuán)隊(duì)制造出不同批次的多晶硅芯片,，然后選擇了橫向尺寸為1.5  -3微米,、厚度為0.5微米的最合適的類型植入到活細(xì)胞內(nèi)。細(xì)胞取自盤基網(wǎng)柄菌(Dictyostelium  discoieum)和被稱為HeLa細(xì)胞的源自一名美國婦女的子宮頸癌細(xì)胞的細(xì)胞,。

為了進(jìn)一步證明該技術(shù)的通用性,，他們研究了將不同材料整全到一個(gè)單芯片上，以及利用其它常用的微電子技術(shù),，如聚焦離子束（FIB）技術(shù),，研究它們的三維納米構(gòu)型的能力。

“起初的實(shí)驗(yàn)用多硅芯片培育HeLa細(xì)胞,，但這樣的方法制造內(nèi)化的細(xì)胞內(nèi)芯片的效率很低,。”這個(gè)團(tuán)隊(duì)的生物學(xué)家帕特里夏 巴斯克斯（Patricia  Vázquez）和特里薩 蘇亞雷斯（Patricia  Vázquez）說，“然后,，我們使用脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染法（脂質(zhì)體是磷脂分散在水中時(shí)形成的脂質(zhì)雙分子層）以獲得更高比例的植有芯片的細(xì)胞,。