Инженеры из Университета Джона Хопкинса (частного исследовательского центра в Балтиморе, США) разработали наноразмерные татуировки в виде точек и проводков, которые способны прикрепляться к живым клеткам. Это прорыв, который делает исследователей еще на один шаг ближе к отслеживанию здоровья отдельных клеток, указывает сайт Nanowerk. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Новая технология впервые позволяет размещать оптические элементы или электронику на живых клетках с помощью массивов, подобных татуировкам, которые прилипают к клеткам, изгибаясь и приспосабливаясь к их влажной и аморфной внешней структуре.
«Если представить, к чему все это приведет в будущем, мы можем получить датчики для удаленного мониторинга и контроля состояния отдельных клеток, а также среды, окружающей эти клетки, в режиме реального времени. Это позволит диагностировать и лечить болезни гораздо раньше, а не ждать, пока будет поврежден весь орган», – отметил Дэвид Грасиас, профессор химических и биомолекулярных исследований Университета Джона Хопкинса, который руководил разработкой новой технологии.
Грасиас, давно работающий над созданием биосенсорных технологий, нетоксичных и неинвазивных для организма, также дополнил, что наноразмерные татуировки устраняют разрыв между живыми клетками или тканями, доступный на сегодня обычным датчикам и электронным материалам. По его словам, «электронные татуировки» во многом похожи на штрих-коды или QR-коды.
Исследователи изготовили татуировки в виде массивов наноразмерных элементов, выполненных из золота – материала, известного своей способностью предотвращать потерю или искажение сигнала в электронной проводке. Они прикрепили массивы к клеткам, которые создают и поддерживают ткани в организме человека, называемые фибробластами.
Затем полученные матрицы обрабатывали молекулярным клеем и переносили на ячейки с помощью пленки альгинатного гидрогеля – гелеобразного ламината, который может растворяться после прилипания золота к ячейке. Молекулярный клей на массиве в итоге связывается с пленкой, выделяемой клетками, – так называемым «внеклеточным матриксом». При тестировании структуры продемонстрировали, что способны прилипать к мягким клеткам в течение 16 часов, даже когда клетки двигались.
Предыдущие исследования показали, как можно эффективно использовать гидрогели для нанесения нанотехнологий на кожу человека и внутренние органы животных. Теперь, представив способ того, как прикреплять нанопроволоки и наноточки к отдельным клеткам, исследовательская группа Грасиаса смогла решить давнюю проблему – создания оптических датчиков и электроники, совместимых с биологическим веществом на уровне отдельных клеток.
«Мы показали, что можем прикреплять сложные наноструктуры к живым клеткам, при этом гарантируя, что клетка не умрет, а клетки могут жить и свободно двигаться вместе с татуировками. Это очень важный результат, потому что часто существует значительная несовместимость между живыми клетками и методами, которые инженеры используют для изготовления электроники», – отметил Грасиас.
Способ соединять точки и провода в форме массива, разработанные исследователями, также имеет решающее значение. «Это массив с определенным интервалом, а не беспорядочный набор точек, и способен нести в себе заданную информацию», – объяснил Грасиас.
Чтобы использовать эту технологию для отслеживания биоинформации, исследователи тем самым представили возможность размещать датчики и проводку в определенные схемы, мало чем отличающиеся от того, как они устроены в электронных чипах. В дальнейшем Грасиас и его коллеги намерены составить и задействовать более сложные наносхемы, которые могут оставаться на месте в течение более длительного времени, а также поэкспериментировать с различными другими типами клеток.