Исследователи создали наноразмерный электронный «татуированный» датчик, который может прикрепляться к живой отдельной клетке, не повреждая ее. Прорывная разработка может быть использована для мониторинга здоровья клеток и делает нас на один шаг ближе к диагностике заболеваний.
Исследователи из Университета Джона Хопкинса построили крошечные датчики для татуировок из наноструктур золота из-за высокой проводимости этого элемента и способности предотвращать потерю и искажение сигнала. Их целью было преодолеть разрыв между живыми клетками и обычными датчиками и электронными материалами.
«Если представить, куда все это пойдет в будущем, мы бы хотели иметь датчики для удаленного мониторинга и управления состоянием. отдельных клеток и среды, окружающей эти клетки, в режиме реального времени», — сказал Дэвид Грасиас, 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, но и потому, что структура должна быть достаточно гибкой, чтобы соответствовать изогнутой поверхности клетки, должна оставаться прикрепленной и не может повредить. клетка.
«Мы говорим о том, чтобы нанести что-то вроде электронной татуировки на живой объект, в 10 раз меньший, чем острие булавки», — сказал Грасиас. «Это 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 и органов в организме. Наноструктуры соответствовали форме клеток и оставались прикрепленными в течение 16 часов, даже когда клетки двигались, и, что важно, не повреждали клетку.
«Мы показали, что можем прикреплять сложные наноструктуры к живым клеткам, при этом гарантируя, что клетка не умрет», — сказал Грасиас. «Это очень важный результат, что клетки могут жить и двигаться вместе с татуировками, потому что часто существует значительная несовместимость между живыми клетками и методами, которые инженеры используют для изготовления электроники».
Помимо раннего выявления заболеваний Исследователи предвидят множество применений своей недавно разработанной технологии, включая создание биогибридных материалов, бионических устройств и биосенсоров. Они планируют создать более сложные наносхемы, способные дольше оставаться подключенными, и поэкспериментировать с различными типами клеток.
Исследование опубликовано в журнале Nano Letters.
