Вчені знайшли спосіб “татуювати” живі клітини золотом
Це може здатися неперевершеним, але нова техніка татуювання золота на живій тканині є кроком до інтеграції клітин людини з електронними пристроями.
Використовуючи техніку виготовлення, яка називається наноімпринт-літографія, вчені надрукували живі клітини фібробластів ембріонів миші з візерунками із золотих наноточок і нанодротів. За їх словами, це важливий перший крок до додавання більш складної схеми.
І навіть не тільки тому, що кіборги – це круто. За словами вчених, які її розробили, на чолі з інженером Девідом Грасіасом з Університету Джона Гопкінса, ця техніка може мати неймовірне застосування в охороні здоров’я.
«Якщо ви уявляєте, куди все це піде в майбутньому, ми хотіли б мати датчики для дистанційного моніторингу та контролю стану окремих клітин і середовища, що оточує ці клітини, у режимі реального часу», — каже Грасіас .
«Якби у нас були технології для відстеження здоров’я ізольованих клітин, ми могли б діагностувати та лікувати захворювання набагато раніше, а не чекати, поки весь орган буде пошкоджений».
Інженери вже деякий час шукають спосіб інтегрувати електроніку з біологією людини, але існують значні перешкоди. Однією з найбільших перешкод є несумісність живої тканини з технікою виробництва, яка використовується для виготовлення електроніки.
Хоча є способи зробити речі маленькими та гнучкими, вони часто використовують агресивні хімікати, високі температури або вакуум, які руйнують живу тканину або м’які матеріали на водній основі.
Ґрасіас і його команда заснували свою техніку на літографії з наноімпринтом , яка приблизно схожа на те, як це звучить: використання штампа для друкування нанорозмірних візерунків у матеріалі. Тут матеріалом є золото, але це лише перший крок процесу. Після того, як візерунок створено, його потрібно перенести та приклеїти до живої тканини.
Дослідники спочатку надрукували нанорозмірне золото на кремнієвій пластині, покритій полімером . Потім полімер розчиняли, щоб візерунок можна було перенести на тонкі плівки скла, де його обробляли біологічною сполукою під назвою цистеамін і покривали гідрогелем.
Потім візерунок знімали зі скла і обробляли желатином , а потім переносили в клітину фібробласта. Нарешті, гідрогель розчинявся. Цистеамін і желатин допомогли золоту зв’язатися з клітиною, де воно залишалося і рухалося разом з клітиною протягом наступних 16 годин.
Вони використовували ту саму техніку, щоб прикріпити масиви золотих нанодротів до мозку щурів ex vivo . Але фібробласти, кажуть вони, являють собою найбільш захоплюючий результат.
«Ми показали, що можемо прикріплювати складні наноматеріни до живих клітин, гарантуючи, що клітина не загине», — говорить Грасіас .
«Це дуже важливий результат, що клітини можуть жити і рухатися разом з татуюваннями, оскільки часто існує значна несумісність між живими клітинами та методами, які інженери використовують для виготовлення електроніки».
Оскільки нанорозмірна літографія є відносно простою та недорогою, ця робота являє собою шлях вперед до розробки більш складної електроніки, такої як електроди, антени та схеми, яку можна інтегрувати не лише з живими тканинами, але й з гідрогелями та іншими м’якими матеріалами, несумісними з ними . більш жорсткі методи виготовлення.
«Ми очікуємо, що цей процес створення наноматеріалів у поєднанні з різними класами матеріалів і стандартними методами мікрофабрикації, такими як фотолітографія та електронно-променева літографія, – пишуть дослідники , – відкриє можливості для розробки нових субстратів для клітинних культур, біогібридних матеріалів, біонічних пристроїв і біосенсори».
