普林斯顿大学的研究人员已经学会利用维持活细胞结构的游丝状支架，并用它来开发纳米技术平台。这项技术最终可能会导致软机器人技术、新药和高精度生物分子运输合成系统的发展。
在《美国国家科学院院刊》上发表的一篇题为《通过分支微管网络构建芯片细胞骨架电路》的文章中，研究人员展示了一种方法，可以精确控制生物聚合物网络的生长，就像那些构成细胞骨架的生物聚合物网络一样。他们能够在微芯片上建立这些网络，形成一种用化学信号而不是电信号操作的电路。
在细胞内，微管蛋白形成长而细的棒，称为微管。微管网络像树根一样生长成分支系统，形成细胞骨架的主要元素，细胞骨架赋予细胞形状并使它们能够分裂。
除了帮助维持细胞的形状外，微管支架还像分子铁路一样起作用。特殊的运动蛋白沿着微管细丝携带分子负荷。微管分子组成的细微变化就像路标一样，可以调整化学载体的路线，将分子有效载荷送到目的地。
在普林斯顿大学，关于这些细胞内网络的问题导致了分子生物学副教授萨宾·佩特里(Sabine Petry)和专门研究流体力学的机械与航空航天工程教授霍华德·斯通(Howard Stone)之间的合作。
“我们受到启发的生物系统是轴突，”首席研究员之一梅萨姆·扎菲拉尼(Meisam Zaferani)说。“轴突是从神经元中伸出的长突起，允许定向分子运输。”
在神经系统中，微管网络既是连接神经细胞的结构，也是神经系统传递产生感觉的化学信号的手段。Zaferani说，科学家们仍在努力了解微管生长和化学性质的要素。但他说，研究小组想知道他们是否可以利用这些网络进行实际应用。
他说:“工程师和物理学家已经开始研究微管作为构建新材料和新技术的组成部分。”“它们的基本特性有很多未解之谜，但我们知道的足够多，可以开始考虑如何设计这些系统。”
Zaferani与合作研究员Ryungeun Song合作，在普林斯顿材料研究所的洁净室实验室中创建了一个控制微管生长的系统。
研究人员利用微/纳米加工和微流体方面的专门设备，精确地控制了微管分支的生长。他们能够调整生长的角度和方向，并能够创造出微管生长方向受到调节的微结构。
Zaferani说，材料研究所提供了一种独特的设备和专业知识的组合，这在其他任何地方都很难找到。
研究人员计划通过引导化学物质沿着微管分支进行后续研究。目标是建立一个可控的化学运输系统。在一项相关的工作中，他们也在研究微管网络作为一种工具的使用，就像微镊子一样，可以对非常小的物体施加物理力。
Petry的研究小组与Donald R. Dixon和Elizabeth W. Dixon的机械和航空航天工程教授Stone长期合作，在生物学和流体动力学的交叉领域。他们聘请了宋，他是一名机械工程师，毕业时专注于微流体;扎菲拉尼是一位生物物理学家，他研究了帮助哺乳动物精子细胞走向卵子的线索。
斯通经常与工程和自然科学领域的同事合作，他说，混合不同学科的专业知识往往会产生显著的结果。
“我发现在其他领域发现涉及流体力学的问题是非常有趣的，”他说。“我经常会发现一个对方科学家和我自己都不太理解的话题，然后我们一起努力解决这个问题。”
