Οι επιστήμονες βρήκαν έναν τρόπο να «τατουάζ» ζωντανά κύτταρα με χρυσό: ScienceAlert

Μπορεί να φαίνεται η τέλεια λύση, αλλά η νέα τεχνική του τατουάζ χρυσού σε ζωντανό ιστό είναι ένα βήμα προς την ενσωμάτωση των ανθρώπινων κυττάρων με ηλεκτρονικές συσκευές.

Βασιζόμενοι σε μια τεχνική κατασκευής που ονομάζεται νανολιθογραφία, οι επιστήμονες εκτύπωσαν ένα ζωντανό έμβρυο ποντικιού Ινοβλάστες Με σχέδια από χρυσές κουκκίδες και νανοσύρματα. Λένε ότι αυτό είναι ένα σημαντικό πρώτο βήμα προς την προσθήκη πιο περίπλοκων κυκλωμάτων.

Και δεν είναι μόνο επειδή τα cyborg είναι cool. Και σύμφωνα με τους επιστήμονες που την ανέπτυξαν, με επικεφαλής τον μηχανικό David Gracias του Πανεπιστημίου Johns Hopkins, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να έχει εκπληκτικές εφαρμογές στην υγεία.

«Αν φαντάζεστε πού θα πάει όλο αυτό στο μέλλον, θα θέλαμε να έχουμε αισθητήρες για την απομακρυσμένη παρακολούθηση και έλεγχο της κατάστασης μεμονωμένων κυψελών και του περιβάλλοντος γύρω από αυτά σε πραγματικό χρόνο». λέει ο Γκράσιας.

«Αν είχαμε τεχνικές για να παρακολουθούμε την υγεία των μεμονωμένων κυττάρων, ίσως θα μπορούσαμε να διαγνώσουμε και να θεραπεύσουμε ασθένειες πολύ νωρίτερα και να μην περιμένουμε να καταστραφεί ολόκληρο το όργανο».

Οι μηχανικοί αναζητούν έναν τρόπο να ενσωματώσουν τα ηλεκτρονικά με την ανθρώπινη βιολογία εδώ και αρκετό καιρό, αλλά υπάρχουν σημαντικά εμπόδια στην πορεία. Ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια είναι η ασυμβατότητα του ζωντανού ιστού με τις τεχνικές κατασκευής που χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρονικά.

Αν και υπάρχουν τρόποι να γίνουν τα πράγματα μικρά και ευέλικτα, συχνά χρησιμοποιούν σκληρές χημικές ουσίες, υψηλές θερμοκρασίες ή ηλεκτρικές σκούπες που καταστρέφουν ζωντανούς ιστούς ή μαλακά υλικά με βάση το νερό.

Ο Gracias και η ομάδα του βασίστηκαν στην τεχνική τους Νανολιθογραφία Κάτι που μοιάζει πολύ με αυτό: χρήση σφραγίδας για την εκτύπωση μοτίβων νανοκλίμακας στο υλικό. Εδώ, το υλικό είναι χρυσός, αλλά αυτό είναι μόνο το πρώτο βήμα της διαδικασίας. Μόλις κατασκευαστεί το μοντέλο, πρέπει να μεταφερθεί και να συνδεθεί σε ζωντανό ιστό.

Οι ερευνητές εκτύπωσαν αρχικά τον χρυσό νανοκλίμακας σε μια επικαλυμμένη γκοφρέτα πυριτίου πολυμερές. Στη συνέχεια, το πολυμερές έλιωσε έτσι ώστε το σχέδιο να μπορούσε να μεταφερθεί σε λεπτές μεμβράνες γυαλιού, όπου υποβλήθηκε σε επεξεργασία με μια βιολογική ένωση που ονομάζεται κυσταμίνηκαι επικαλυμμένα με υδρογέλη.

Στη συνέχεια το μοντέλο αφαιρέθηκε από το γυαλί και υποβλήθηκε σε επεξεργασία ζελατίνηπριν μεταφερθεί σε ινοβλάστες. Τελικά, η υδρογέλη διαλύθηκε. Η κυσταμίνη και η ζελατίνη βοήθησαν να συνδεθεί ο χρυσός στο κύτταρο, όπου παρέμεινε και κινήθηκε με το κύτταρο για τις επόμενες 16 ώρες.

Χρησιμοποίησαν την ίδια τεχνική για να προσαρτήσουν σε αυτό συστοιχίες από χρυσά νανοσύρματα ex vivo εγκεφάλους αρουραίων. Αλλά λένε ότι οι ινοβλάστες αντιπροσωπεύουν το πιο συναρπαστικό εύρημα.

«Δείξαμε ότι μπορούμε να προσαρτήσουμε σύνθετα νανομοτίβα σε ζωντανά κύτταρα, διασφαλίζοντας παράλληλα ότι το κύτταρο δεν πεθαίνει». λέει ο Γκράσιας.

«Είναι ένα πολύ σημαντικό εύρημα ότι τα κύτταρα μπορούν να ζουν και να κυκλοφορούν με τατουάζ, επειδή συχνά υπάρχει τεράστια ασυμβατότητα μεταξύ των ζωντανών κυττάρων και των μεθόδων που χρησιμοποιούν οι μηχανικοί για την κατασκευή ηλεκτρονικών ειδών».

Επειδή η νανολιθογραφία είναι σχετικά απλή και χαμηλού κόστους, αυτή η εργασία αντιπροσωπεύει έναν δρόμο προς τα εμπρός στην ανάπτυξη πιο περίπλοκων ηλεκτρονικών όπως τα ηλεκτρόδια, οι κεραίες και τα κυκλώματα, που θα ενσωματωθούν όχι μόνο με ζωντανούς ιστούς, αλλά και υδρογέλες Και άλλα μαλακά υλικά που δεν είναι συμβατά με σκληρές μεθόδους κατασκευής.

«Αναμένουμε ότι αυτή η διαδικασία νανομορφοποίησης θα ενσωματωθεί με διαφορετικές κατηγορίες υλικών και τυπικές τεχνικές μικροκατασκευής, όπως η φωτολιθογραφία και η λιθογραφία δέσμης ηλεκτρονίων». γράφουν οι ερευνητές«Να ανοίξουν ευκαιρίες για την ανάπτυξη νέων υποστρωμάτων κυτταροκαλλιέργειας, υβριδικών βιοϋλικών, ηλεκτρονικών συσκευών και βιοαισθητήρων».

Η έρευνα έχει δημοσιευθεί στο Νανογράμματα.