Наночип ведет репортаж из живой клетки
Испанцы поместили чипы в живые человеческие клетки
Мембрана
Простейшие образцы чипов способны интегрироваться в биологическую клетку, не нарушая её естественную работу. Яркий опыт провели учёные из Национального центра микроэлектроники (IMB-CNM).
Ранее при «скрещивании» чипов и клеток речь шла либо о подключении электроники к набору нейронов при помощи электродов, либо о выращивании клеточных культур на поверхности микросхем и их последующем взаимодействии. Теперь экспериментаторы перевернули прежние подходы с ног на голову: поместили чипы внутрь клеток.
В качестве подопытных были взяты клетки слизевика-диктиостелиума (Dictyostelium discoideum), одного из распространённых модельных организмов в клеточной биологии, а также человеческие клетки HeLa, нередко используемые в биомедицинских исследованиях.
Команда построила несколько чипов из поликристаллического кремния
поперечником от 1,5 до 3 микрометров и толщиной 0,5 микрометра
(масштабная линейка на фото Wiley-VCH Verlag – 3 мкм).
При первых инъекциях таких объектов в клетки процент выживаемости последних был невысок. Тогда учёные применили липофекцию (lipofection) – вставку чужеродного материала при помощи капсулирования «посылки» в липосоме (липидном пузырьке). Это в корне поменяло ситуацию. Даже через семь дней после вживления чипов более 90% клеток из культуры HeLa оставались в полном порядке.
Чип (белая точка, отмеченная стрелкой) в клетках слизевика (вверху) и HeLa (внизу).
Синие пятна – клеточные ядра. Масштабные линейки – 10 микрометров.
Серия кадров – различные конфокальные срезы, подтверждающие, что кремниевые пластинки
действительно находятся в середине живых клеток
(фото Rodrigo Gomez-Martinez et al.).
Чтобы убедиться, что с целью вставки можно изготавливать и более сложные чипы, авторы поэкспериментировали с интеграцией в «датчики» различных материалов и с построением на их поверхности трёхмерных структур при помощи фокусированного ионного луча.
Детали опытов испанских учёных можно найти в статье в издании Small (Rodrigo Gómez-Martínez et al., Intracellular Silicon Chips in Living Cells и новости в журнале Nanowerk (Future bio-nanotechnology will use computer chips inside living cells).
Ранее исследователи проводили эксперименты по внедрению в клетки различных микро- и наночастиц, например с целью доставки лекарств, но кремниевые чипы, созданные при помощи традиционной фотолитографии, обладают рядом преимуществ: их можно изготавливать с очень высокой точностью, они могут нести толику логических схем и даже микроэлектромеханические компоненты.
Прогноз на ближайшие 20 лет роста числа транзисторов, которые могут уместиться внутри одной клетки.
Такие чипы могут служить датчиками, передающими информацию о происходящем в цитоплазме,
а значит, способны оказать огромную услугу научным исследованиям и медицине
(иллюстрация J.A.Plaza, IMB-CNM/CSIC).
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
23.03.2010