Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками

Инженеры разработали наноразмерные татуировки — точки и провода, которые прилипают к живым клеткам, что позволило исследователям еще на один шаг приблизиться к отслеживанию состояния отдельных клеток.

Новая технология впервые позволяет размещать оптические элементы или электронику на живых клетках с помощью массивов, напоминающих татуировки, которые прилипают к клеткам, изгибаясь и подстраиваясь под их влажную и текучую внешнюю структуру.

Если представить, к чему все это приведет в будущем, то мы хотели бы иметь датчики для дистанционного мониторинга и контроля состояния отдельных клеток и среды, окружающей эти клетки, в режиме реального времени, — говорит Дэвид Грасиас, профессор химической и биомолекулярной инженерии Университета Джона Хопкинса, возглавлявший разработку технологии.

Если бы у нас были технологии, позволяющие отслеживать состояние изолированных клеток, мы могли бы диагностировать и лечить заболевания гораздо раньше, а не ждать, пока будет поврежден весь орган.

Подробности опубликованы в журнале Nano Letters.

По словам Грасиаса, занимающегося разработкой нетоксичных и неинвазивных для организма биосенсорных технологий, татуировки позволяют преодолеть разрыв между живыми клетками или тканями и обычными датчиками и электронными материалами. По сути, они похожи на штрих-коды или QR-коды, сказал он.

Мы говорим о том, чтобы нанести нечто вроде электронной татуировки на живой объект размером в десятки раз меньше булавочной головки, — сказал Грасиас.

Это первый шаг к прикреплению датчиков и электроники к живым клеткам.

Структуры были способны прилипать к мягким клеткам в течение 16 часов, даже когда клетки двигались.

Исследователи создали «татуировки» в виде массивов из золота — материала, известного своей способностью предотвращать потерю или искажение сигнала в электронных проводах. Массивы прикреплялись к клеткам, которые образуют и поддерживают ткани в организме человека, — фибробластам. Затем решетки были обработаны молекулярными клеями и перенесены на клетки с помощью альгинатной гидрогелевой пленки — гелеобразного ламината, который может быть растворен после приклеивания золота к клетке. Молекулярный клей, нанесенный на матрицу, соединяется с пленкой, выделяемой клетками, которая называется внеклеточным матриксом.

Предыдущие исследования показали, как с помощью гидрогелей можно приклеивать нанотехнологии к коже человека и внутренним органам животных. Показав, как приклеивать нанопроволоки и наноточки к отдельным клеткам, команда Грасиаса решает давнюю проблему создания оптических датчиков и электроники, совместимых с биологической материей на уровне отдельных клеток.

Мы показали, что можем прикреплять сложные наношаблоны к живым клеткам, не допуская при этом их гибели, — сказал Грасиас.

Это очень важный результат, поскольку клетки могут жить и двигаться вместе с татуировками, так как зачастую существует значительная несовместимость между живыми клетками и методами, используемыми инженерами для создания электроники.

Способность команды прикреплять точки и провода в виде массива также имеет решающее значение. Чтобы использовать эту технологию для отслеживания биоинформации, исследователи должны уметь располагать датчики и провода по определенным схемам, не похожим на то, как они расположены в электронных чипах.

Это массив с определенными интервалами, — пояснил Грасиас, — а не бессистемное скопление точек.

Команда планирует попробовать прикрепить более сложные наносхемы, которые смогут оставаться на месте в течение длительного времени. Они также хотят провести эксперименты с различными типами клеток.

07.08.2023


Подписаться в Telegram



Нано

ACS Applied Nano Materials: Наноструктуры Au-BiFeO3 сделают планету чище
ACS Applied Nano Materials: Наноструктуры Au-BiFeO3 сделают планету чище

Потребность в устойчивых и экологичн...

ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик

Исследователи из Токийского столичного ун...

Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды

Новое исследование физики вибрирующих нанопузы...

Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной

Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни...

Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения

Нейродегенеративными заболеваниями, такими как...

Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод

Исследовательская группа, состоящая из со...

LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах

Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б...

Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры

У всех представителей животного царства есть ж...

PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей

Исследование, проведенное докторантом Пабло С....

Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц

Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ...

Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона

Нанопластики взаимодействуют с особым бел...

Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл

Наноинженеры создали квазикристалл &mdash...

Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе

Исследователи показали, что принципы рабо...

Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь

Высокотемпературное пламя используется для&nbs...

Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками

Инженеры разработали наноразмерные татуировки&...

Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани

Самое удивительное, что они там, каж...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
NatMat: Ученые из университета Райса нашли отличную альтернативу ферроэлектрикам
NatMat: Ученые из университета Райса нашли отличную альтернативу ферроэлектрикам
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь

Новости компаний, релизы

Ученые ТПУ выяснили, что заболевания ЦНС за последние 30 лет вышли на первое место по влиянию на здоровье населения
Физики СПбГУ и Института проблем машиноведения РАН улучшили ударопрочные характеристики нержавеющей стали
КВЗ принимает заявки на целевое обучение в проект «Крылья Ростеха»
В Петербурге снизилось количество разрушающих озоновый слой газов
Исследователи используют кантианскую модель рациональности для оценки этичности решений ИИ