Науковці Массачусетського технологічного інституту розробили мікроскопічну антену, яка може працювати всередині живої клітини. Бездротовий апарат розміром менше міліметра розмістили у ооциті жаби, де дистанційно ввімкнули та протестували. Потенційно розробку зможуть використати в медицині, а також для створення роботів, у яких технології поєднають із живими клітинами. Дослідження опублікували в журналі Nature Communications.
Зліва: Оптичне зображення ооцита жаби із Cell Rover, частково вставленим у клітинну мембрану. Справа: Оптичне зображення тієї самої клітини після того, як антена була частково введена за допомогою магніту. Nature Communications, 2022
Для чого потрібна антена в живій клітині?
Науковці давно шукають способи діяти на клітинному рівні. Це дозволить їм краще відстежувати стан здоров’я людини, дізнаватись більше про хвороби і способи їх лікування. До клітин вже навчились вводити сторонні агенти – білки, РНК або ДНК, флуоресцентні барвники та штучні пристрої. Бездротова мікроантена з’являється вперше у цьому списку. Науковці сподіваються, що вона не лише допоможе краще дослідити клітини, а й дасть можливість вплинути на їх внутрішнє середовище та міжклітинні зв’язки.
Чим особлива бездротова антена?
Розробка, яку назвали Cell Rover, є магнетострикційною антеною. Вона керується дистанційно за допомогою магнітного поля і, на відміну від попередніх розробок, може працювати в живій клітині в режимі реального часу. Магнетострикційні антени можуть мати набагато менші розміри, ніж електромагнітні – проте у живих системах їх досі не використовували. Cell Rover має розміри 500х200х28 мікрометра і становить лише 0,05 відсотка від об’єму клітини, у якій його випробовували.
Роботу антени перевірили у ооциті шпоркової жаби (Xenopus laevis) розміром 1,2 міліметра. Через те, що клітина є досить великою і повністю непрозора, дослідити її, не зруйнувавши, з попередніми методами було неможливо. Cell Rover може подолати ці обмеження.
У результаті антену успішно ввели до клітини, активували за допомогою магнітного поля та дослідили, як вона працює всередині. Науковці сподіваються, що у подальшому Cell Rover створить основу для виявлення у клітині неорганічних іонів (H+, Na+, K+, Cl-) і біомолекул (ферментів, ДНК, РНК), а також дозволить вимірювати у ній тиск і температуру. Окрім медицини, поєднання нанотехнологій з живими клітинами відкриває потенціал до створення живих гібридних роботів, які матимуть безліч застосувань.