Исследователи MIT разработали микроробота, который может вести «репортаж» прямо из живой клетки
Чем лучше мы сможем рассмотреть живую клетку, тем лучше мы поймем, как ей помочь, когда она заболеет
Исследователи Массачусетского технологического института разработали микроробота, который может работать внутри живой клетки и передавать сигнал по беспроводной связи. Микроробот управляется внешним магнитным полем. «Самый захватывающий момент этого исследования в том, что мы можем создавать киборгов в клеточном масштабе», — говорит Деблина Саркар, ведущий автор работы.
Технология, названная исследователями Cell Rover, представляет собой первую демонстрацию антенны, которая может работать внутри клетки и совместима с живыми биологическими системами. Он их не разрушает.
Существующие сегодня биоэлектронные интерфейсы, по словам Саркара, имеют миллиметровый размер или даже больший. Робот, разработанный командой — субмиллиметровый, он намного меньше клетки. Если сравнить его с ооцитом, который исследовала группа, робот составил менее 0,05% объема клетки. Это значительно меньше размера, который мог бы клетку повредить.
Не свет, а звук
Ключевой задачей ученых было найти способ построить приемо-передающую антенну такого микроразмера, чтобы она поместилась внутри клетки. Антенна должна быть сопоставима по размеру с длиной электромагнитной волны, которую она передает или принимает. Длина волны — это скорость света, деленная на частоту волны. Внутриклеточная антенна не может использовать длинные волны, для этого она слишком мала. А использование коротких волн для уменьшения размера антенны сразу ведет к увеличение частоты — в данном случае это тоже не подходит. Высокие частоты достаточно жесткие, — они повреждают клетку. Положение — безвыходное. Но исследователи нашли блестящее решение: они просто отказались от электромагнитных волн.
Антенна, разработанная учеными, преобразует электромагнитные волны в акустические, длина волны которых на пять порядков меньше, чем у электромагнитных. Звук создается вибрацией магнитострикционного материала (примерно, так гудит трансформатор).
Исследовать, не разрушая
Cell Rover может отслеживать развитие клетки, обнаруживая различные химические вещества и биомолекулы, такие как ферменты, регистрировать физические изменения, такие как клеточное давление, — все в реальном времени и естественных условиях.
С такими возможностями Cell Rover может быть полезен, например, в исследованиях рака и нейродегенеративных заболеваний. Как объясняет Саркар, эту технологию можно использовать для обнаружения и мониторинга биохимических и электрических изменений, связанных с болезнью, по мере ее прогрессирования в отдельных клетках.
В клетку можно ввести даже несколько Cell Rover, и они будут взаимодействовать между собой.
Ананта П. Чандракасан, декан Инженерной школы Массачусетского технологического института говорит: «Это дает беспрецедентные возможности для точной диагностики, терапии и открытия лекарств, и даже создания нового направления на стыке биологии и электронных устройств».
Фактически, речь и идет о создании «киборгов в клеточном масштабе».