Новые технологии могут обеспечить раннее предупреждение о проблемах со здоровьем — –

Новая технология впервые позволяет размещать оптические элементы или электронику на живых клетках с массивами, подобными татуировкам, которые прилипают к клеткам, изгибаясь и приспосабливаясь к влажной и жидкой внешней структуре клеток.

«Если вы представляете, к чему все это приведет в будущем, мы хотели бы иметь датчики для удаленного мониторинга и контроля состояния отдельных клеток и среды, окружающей эти клетки, в режиме реального времени», — сказал Дэвид Грасиас, профессор химических и биомолекулярных исследований. инженера в Университете Джона Хопкинса, который руководил разработкой технологии. «Если бы у нас были технологии для отслеживания состояния изолированных клеток, мы могли бы диагностировать и лечить болезни гораздо раньше, а не ждать, пока будет поврежден весь орган».

Подробности опубликованы в Нано буквы.

Грасиас, работающий над разработкой биосенсорных технологий, нетоксичных и неинвазивных для организма, сказал, что татуировки устраняют разрыв между живыми клетками или тканями и обычными датчиками и электронными материалами. По его словам, они похожи на штрих-коды или QR-коды.

«Мы говорим о том, чтобы нанести что-то вроде электронной татуировки на живой объект, в десятки раз меньший, чем булавочная головка», — 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 построили татуировки в виде массивов из золота, материала, известного своей способностью предотвращать потерю или искажение сигнала в электронной проводке. Они прикрепили массивы к клеткам, которые создают и поддерживают ткани в организме человека, называемые фибробластами. Затем матрицы обрабатывали молекулярными клеями и переносили на ячейки с помощью пленки альгинатного гидрогеля, гелеобразного ламината, который может растворяться после прилипания золота к ячейке. Молекулярный клей на массиве связывается с пленкой, выделяемой клетками, называемой внеклеточным матриксом.

Предыдущие исследования показали, как использовать гидрогели для нанесения нанотехнологий на кожу человека и внутренние органы животных. Показывая, как прикреплять нанопроволоки и наноточки к отдельным клеткам, команда Грасиаса решает давнюю проблему создания оптических датчиков и электроники, совместимых с биологическим веществом на уровне отдельных клеток.

«Мы показали, что можем прикреплять сложные наноструктуры к живым клеткам, при этом гарантируя, что клетка не умрет», — сказал Грасиас. «Это очень важный результат, что клетки могут жить и двигаться вместе с татуировками, потому что часто существует значительная несовместимость между живыми клетками и методами, которые инженеры используют для изготовления электроники».

Способность команды соединять точки и провода в форме массива также имеет решающее значение. Чтобы использовать эту технологию для отслеживания биоинформации, исследователи должны иметь возможность размещать датчики и проводку в определенные схемы, мало чем отличающиеся от того, как они устроены в электронных чипах.

«Это массив с определенным интервалом, — объяснил Грасиас, — а не случайный набор точек».

Команда планирует попытаться подключить более сложные наносхемы, которые могут оставаться на месте в течение более длительного времени. Они также хотят экспериментировать с различными типами клеток.