Сборку гидрогелевых биоструктур превратили в тетрис — Naked Science
27.10.2016
Редакция

Сборку гидрогелевых биоструктур превратили в тетрис

Тайваньские ученые разработали платформу для создания метаматериалов или трехмерных гидрогелевых моделей биологических структур. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

untitled-3
©Wikipedia

Гидрогелевые биологические структуры создаются из разнородных элементов, в которые встроены молекулы или функциональные частицы. Для производства таких элементов (микрогелей) используются разные техники — микроформовка, микрожидкостная сборка и другие, — которые имеют существенные ограничения. Часто они являются дорогими или трудоемкими, сборка микрогелей также представляет трудности: так, автоматизация процесса требует высокоточного магнитного или оптического управления, а самосборка к архитектурам из разнородных элементов почти не применима.

 

В новом исследовании ученые создали электромикрожидкостную платформу, в которой оба этапа — производство и сборка микрогелей — происходят в жидкой среде. Управление процессами осуществляется с помощью электросмачивания (направляет заряженную жидкость к электроду) и диэлектрофореза (приводит частицы в движение неоднородным электрическим полем).

 

Верхний и поперечный разрезы гидрогелевой конструкции из разных материалов (обозначены W, R, G и B) / © Min-Yu Chiang et al.

 

В ходе работы элементы (живые клетки, растворимые молекулы) помещаются в резервуары, смешиваются с растворителем на полимеризируемой основе, а затем дозируются. Помещение элементов на определенный участок платформы происходит за счет сети электродов. Разнонаправленное действие диэлектрофореза и электросмачивания также позволяет изменять структуру и форму капель материалов. При достижении нужной конфигурации элементы отверждаются светом и образуют плоские микрогели размером 1 на 1 на 0,1 миллиметра.

 

После этого микрогели могут быть размещены в несколько слоев и сшиты в конечную архитектуру. Методика делает возможным использование объектов разных размеров в разных фазах (твердая, жидкая) с разными свойствами (например, диэлектрики или проводники).

 

Подготовка элементов к сшиванию (А, B, C), сборка капель с красителями (D, E), архитектура после отверждения светом (F, G) / © Min-Yu Chiang et al.

 

В рамках демонстрации авторы сконструировали из фибробластов и кардиомиоцитов гидрогелевую сердечную мышцу. В течение 48 часов клетки образовали кластеры, которые сокращались с частотой 73–91 удар в минуту, что соответствует нормальному сердечному ритму в отсутствие регуляции со стороны вегетативной нервной системы.

 

По мнению ученых, платформа может стать общеупотребительным инструментом для создания сложных гидрогелевых конструкций, в том числе искусственных органов.

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
30 июля
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.

4 часа назад
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

30 июля
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.

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.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

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: