美国的研究人员已经开发出了纳米传感器，可以直接插入到细胞的脂膜中，并用于测量膜电位。这些设备是基于无机半导体纳米粒子的，可能会记录多个神经元的动作电位，以及纳米尺度上的电信号——例如，在一个突触上。
由于近年来无机胶体合成技术的进步，研究人员现在可以制造出能够精确控制尺寸、形状和成分的功能性半导体纳米粒子。这种纳米颗粒可用于各种应用，如光电子、生物成像、传感、催化和能量采集。
这些纳米材料还可以与生物细胞结合，制造出高度复杂的混合纳米材料，其性能优于纯生物材料。然而，直到现在，将这些粒子植入细胞膜已经证明是困难的。这是因为它们通常太大，表面的特性会导致细胞膜上的非特异性结合。更重要的是，将纳米粒子插入膜层中，因为它们的表面需要被功能化，从而使粒子被插入到正确的方向。
将膜蛋白样的特性注入纳米颗粒。
加州大学洛杉矶分校的Shimon Weiss领导的一个研究小组说，将膜蛋白样的物质注入纳米颗粒可能会使他们更容易瞄准并插入脂质双层膜。该方法可用于制备具有实用功能的薄膜-嵌入式混合纳米材料。研究人员现在已经开发出一种使用杆状纳米粒子的方法，并且还表明粒子可以首次用来测量膜电位。
Weiss和他的同事们使用了一种肽涂层技术来确保纳米棒在正确的方向上插入到膜中——也就是垂直于膜表面。“这是很重要的，因为与膜表面平行插入的棒不能检测膜上的膜电位，”Weiss解释道。“涂层技术本身涉及到亲水分子的两亲性多肽的吸附，与尖端的亲水序列片段相结合，以及与纳米棒的两侧对齐的疏水序列段。”
纳米棒可以感知膜电位。
研究人员报告了他们在2018年的科学研究进展;4:e1601453，通过用透射电子显微镜成像，证实纳米棒在正确的方向插入细胞膜。
这些纳米棒一旦插入，就能感受到膜的潜力，这要归功于量子限制的单粒子灵敏度。研究人员说:“随着进一步的改进，这些纳米传感器有可能被用于在长时间的大视场中同时记录多个神经元的动作电位，并在纳米尺度上记录电信号，例如穿过一个突触。”
他们补充说，他们现在将改善肽涂层和膜插入过程。
——文章发布于2018年1月12日
