Наномоторы впервые заработали в живой клетке — Naked Science
12.02.2014
Редакция

Наномоторы впервые заработали в живой клетке

Ученые смогли разместить крошечные синтетические двигатели внутри живых человеческих клеток и с помощью ультразвуковых и магнитных волн управлять их движением.

nanomotorsar
©Wikipedia

Группа биохимиков и биоинженеров из Университета штата Пенсильвания (Penn State University) впервые смогла разместить микроскопические синтетические двигатели внутри живых человеческих клеток и с помощью ультразвуковых и магнитных волн управлять их движением.

 

Эти крошечные двигатели впервые были разработаны учеными десять лет назад. До сих пор наномоторы не были изучены на живых человеческих клетках – только в лабораторных условиях, с помощью аппаратуры.

 

Прежде никто не видел, как передвигаются эти наномоторы, как они влияют на структуры внутри клеток, и как живые клетки демонстрируют внутренний механический ответ. Наше исследование является ярким доказательством того, что с помощью использования синтетических наномоторов можно будет изучать клеточную биологию по-новому. Мы могли бы использовать эти наномоторы для лечения рака и других заболеваний путём механического воздействия на клетки изнутри. Также подобные устройства в будущем смогут доставлять лекарства неинвазивно непосредственно в ткани и даже выполнять задачи внутриклеточной хирургии.

 

– Том Маллук, профессор материаловедения, химии и физики

 

 

Микроскопические синтетические двигатели, созданные из частиц металлов (золота и рутения), похожи по форме на ракету. Они могут передвигаться внутри клеток и разрывать клеточную мембрану – при необходимости.

 

Наши двигатели первого поколения работали на токсичных видах топлива, и к тому же не были способны двигаться в биологической жидкости, поэтому тогда не было никакой возможности изучить их внутри клеток человека. Это ограничение было серьёзной проблемой. 

 

– Том Маллук

 

 

Вскоре Маллук вместе с французским физиком Морисио Ойос (Mauricio Hoyos) установили, что с помощью ультразвуковых волн наномоторы можно привести в действие.

 

В ходе экспериментов ученые поместили наномоторы в человеческие клетки HeLa.

 


HeLa –  линия «бессмертных» клеток, которую получают из раковой опухоли шейки матки. В отличие от обычных клеток, имеющих предел Хейфлика – граница количества делений соматических клеток – клетки HeLa могут делиться бесконечное количество раз.


 

Деление клеток HeLa под электронным микроскопом

©National Institutes of Health

 

Наномоторы, помещенные в клетки HeLa, перемещались по клеточной ткани, направляемые ультразвуковыми волнами. При низкой мощности ультразвука наномоторы двигались очень медленно, оказывая минимальное воздействие на клетку. А при увеличении мощности ультразвука и, соответственно, скорости движения наномоторов, они сталкивались с органеллами, перемешивая содержимое клетки, или прокалывали клеточную стенку.

 

Наномоторы впервые заработали в живой клетке

©Mallouk Lab, Penn State University

 


Органеллы (органоиды) – постоянные специализированные структуры в клетках живых организмов. Каждый органоид осуществляет определённые функции, жизненно необходимые для клетки. Органоиды противопоставляют временным включениям клетки, которые появляются и исчезают в процессе обмена веществ.


 

Наномоторы приводились в движение с помощью ультразвуковых волн, а направление движения задавалось с помощью магнита. Также ученые установили, что наномоторы могут двигаться независимо друг от друга, что очень важно для будущего практического применения.

 

Микроскопические синтетические двигатели внутри живых человеческих клеток

©Mallouk Lab, Penn State University

 

Автономное движение может помочь наномоторам избирательно уничтожать клетки. Например, если вы хотите с их помощью искать и уничтожать раковые клетки, будет гораздо лучше, если они смогут передвигаться самостоятельно, чем ежели целая масса наномоторов будет двигаться в одном направлении. <…> Способность наномоторов влиять на живые клетки открывает огромные перспективы для медицины. В идеале однажды наномоторы смогут путешествовать внутри человеческого тела, общаться друг с другом и выполнять различные виды диагностики и лечения. Существует множество различных способов применить эту технологию в деле, и наше открытие продвинуло нас вперёд.

 

– Том Маллук

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
6 часов назад
Мария Азарова

Генеральный конструктор «Энергии» и руководитель полета российского сегмента МКС Владимир Соловьев назвал причину незапланированного включения двигателей нового модуля «Наука», из-за которого станцию развернуло на 45 градусов.

6 часов назад
Сколтех

Исследователи Сколтеха и их коллеги изучили самый продолжительный на сегодня случай заболевания Covid-19 у пациентки с ослабленным иммунитетом, которая болела 318 дней. Исследование позволило выявить мутации, которые помогают коронавирусу SARS-CoV-2 избегать клеточного иммунитета.

Позавчера, 20:57
Илья Ведмеденко

По словам космонавта Олега Новицкого, на новом российском модуле «Наука» незапланированно включились двигатели.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: