Нанотатуировка: ученые впервые прикрепили крошечные датчики к отдельным клеткам
Исследователи из Университета Джона Хопкинса построили крошечные датчики-татуировки из наноструктур золота из-за высокой проводимости этого элемента и способности предотвращать потерю и искажение сигнала. Цель ученых состояла в том, чтобы преодолеть разрыв между живыми клетками и обычными датчиками и электронными материалами.
«В будущем нам пригодятся датчики для удаленного мониторинга и управления состоянием отдельных клеток и их среды в режиме реального времени, — рассказал Дэвид Грасиас, соответствующий автор исследования. — Если бы у нас были технологии для отслеживания состояния изолированных клеток, мы могли бы диагностировать и лечить болезни гораздо раньше, а не ждать, пока будет поврежден весь орган».
Прикрепление электронной татуировки к чему-то столь маленькому, как человеческая клетка, является сложной задачей не только из-за размера клеток. Проблема в том, что структура устройства должна быть достаточно гибкой, чтобы соответствовать изогнутой поверхности клетки, а также хорошо крепиться и не повреждать саму клетку в процессе. «Мы говорим о том, чтобы нанести что-то вроде электронной татуировки на живой объект, который в 10 раз меньше булавочной головки», — отметил Грасиас. По его словам, новая работа — первый шаг к прикреплению датчиков и электроники к живым клеткам.
Золотые наноточки и нанопроволоки были уложены на кремниевую пластину, а затем перенесены в биосовместимый альгинатный гидрогель, который исследователи прикрепили к ткани мозга крысы и клеточным листам, состоящим из одного слоя живых клеток фибробластов мыши. Эти клетки образуют соединительную ткань, которая поддерживает и соединяет другие клетки тканей в организме. Наноструктуры соответствовали форме клеток и оставались прикрепленными в течение 16 часов, даже когда клетки двигались. Что важно, они также не повреждали клетку в процессе.
В дополнение к раннему выявлению заболеваний исследователи предвидят множество применений своей технологии, включая создание биогибридных материалов, бионических устройств и биосенсоров. Они планируют создавать все более сложные наносхемы, которые могут оставаться подключенными дольше, и экспериментировать с различными типами клеток.