Новая технология позволяет закрепить наноразмерные микросхемы прямо на поверхности клетки, не мешая ее нормальному функционированию. В будущем это позволит отслеживать состояние индивидуальных клеток для исследований и медицины.
Золотая микросхема на поверхности фибробласта / ©Kam Sang Kwok, Soo Jin Choi, Gracias Lab, Johns Hopkins University
Инженеры и ученые разных стран активно работают над созданием электронных «татуировок» из гибкой электроники. Они позволяют крепить тончайшие микросхемы непосредственно на кожу или поверхность внутреннего органа — например, для мониторинга состояния пациентов или даже уровня алкоголя в крови. А команда из американского Университета Джонса Хопкинса сумела применить такой подход в нанометровых масштабах. Их метод позволяет крепить электронную «татуировку» на отдельных живых клетках. О нем рассказывается в новой статье, опубликованной в журнале Nano Letters.
Используя нанолитографию, Дэвид Грасиас (David Gracias) и его коллеги сконструировали микросхему из сфер и тончайших нитей из золота, покрыв их функциональными аминогруппами. После этого устройство заключили в мягкий, заполненный водой гидрогель на основе альгиновой кислоты. Затем его поместили на поверхность клетки (в экспериментах ученые использовали человеческие фибробласты — клетки соединительной ткани).
Там гидрогель растворялся, а аминогруппы соединялись с полисахаридами межклеточного матрикса, который выделяют клетки, и «приклеивались» к их поверхности. Авторы исследования показали, что такая процедура не нарушает ни состояние, ни функциональность, ни даже подвижность фибробластов. При этом клетка получает «интерфейс», позволяющий связать биологическую активность с дополнительными электронными компонентами.
В будущем такие электронные «татуировки» можно будет использовать для самых разных задач, включая мониторинг и даже активное воздействие на индивидуальные клетки как вне организма, так и прямо в теле. «Если появятся технологии для отслеживания состояния отдельных клеток, мы сможем диагностировать и лечить болезни на самых ранних стадиях, не дожидаясь, пока будет поврежден целый орган», — отметил Дэвид Грасиас.
