Команда материаловедов в США сделала наноразмерное исследование, которое может быть внедрено в клеточную оболочку и «подслушать»на электрических сигналах в клетках, не повреждая клеточную оболочку. Они надеются, что это приведет к лучшему пониманию как клеткисообщите и ответьте на лечение.Вы можете читать об исследовании позади разработки так называемого зонда «хитрости» инженерами в Стэнфордском университете вКалифорния, в этих 8 Продвигаются вперед печати онлайновая проблема Продолжений Национальной академии наук, PNAS.
Исследование финансировалось американским Агентством по охране окружающей среды и НАСА.Доктор Ник Мелош, доцент материаловедения и разработки, в лаборатории которой было сделано исследование, сказал СМИисследование подражает естественным воротам в клеточной мембране, и с модификацией эта главная особенность могла бы служить способом передатьлечение в в большой степени защищенную среду в клетке.Исследователи также предположили, что исследование могло предложить новый способ приложить невральное протезирование, позволив, например, искусственноерука, которой будут управлять грудные мышцы или имплантаты в мозг, чтобы лечить депрессию.Исследование может подслушать все, что продолжается в клетке от электрических сигналов для межклеточной коммуникации к «пищеварительномугрохот», поскольку они реагируют на лечение.
Контроль может продлиться максимум в течение недели, сказали они.Методы Currrent для исследования в клетках деструктивны и только длятся в течение нескольких часов, прежде чем клетка умрет.Это, как думают, первый раз, когда неорганическое устройство было внедрено в клеточную оболочку, не повреждая его.
Исследование 600 миллимикронов длиной, сделано из покрытого металлом силикона и соединяется так гладко с клеточными мембранами в лаборатории чтоисследователи дали ему исследование «хитрости» имени. Мелош сказал что:«Исследования соединяются в мембраны спонтанно и форму хорошие, сильные соединения там».Фактически они соединяются так сильно, что они не могут вытащить их, сказал он.
«Мембрана будет просто продолжать искажать, а не отпускать исследований», добавил Мелош.Перед исследованием «хитрости» методы, чтобы внедрить устройства были деструктивны, объяснил он. Они включали разрывающиеся отверстия в клеткииспользование всасывания или применение высокого напряжения, чтобы ударить кулаком отверстия через membrances, оба из которых так деструктивны что частоклетки не остаются в живых, давая только небольшой удобный момент для наблюдений, особенно электрических измерений клеткифункция.Чтобы сделать исследование легким вставить, Melosh и его соавтор, аспирант Бенджамин Д. Алмкуист, использовали тип белка этопроисходит естественно в клеточных оболочках, где это действует как привратник, управляющий входящими молекулами и из клетки.
В мембране, окружающей каждую клетку, гидрофобная зона, действующая барьер, чтобы остановить молекулы, убегающие через стену(почти все молекулы в живых организмах являются растворимой водой). Единственный путь в или – через специальные белковые сделанные воротаиз гидрофобного центра, ограниченного двумя водными растворимыми, или гидрофильными, слоями.
Мелош сказал, что по существу то, что они сделали, было, делают неорганическую версию одного из этих мембранных белков. Это сидит вмембрана, не разрушая его, и:«Теперь мы можем предположить использование его для того, чтобы сделать наше собственное соблюдение ворот», добавил он.Melosh и Almquist адаптировали нанотехнологии от промышленности полупроводника, чтобы сделать крошечные силиконовые посты, и затем покрыли ихподсказки с тремя тонкими слоями металла: слой золота, зажатого между двумя слоями хрома, отражая структуруестественный мембранный белок.
Они покрыли золото углеродными молекулами, чтобы сделать его водоотталкивающим. Они не должны были делать этогос хромом, потому что это является естественно водоотталкивающим.
Мелош сказал, что самая твердая часть делала гидрофобную связку всего несколько миллимикронов толщиной. Не было никаких существующих методов этопозволил бы им применять такой тонкий слой к наконечнику исследования только 200 миллимикронов в диаметре, таким образом, он и Almquistсозданный способ внести металл как тонкое покрытие.Тонкое металлическое покрытие исследования хитрости – то, что предоставляет доступ исследователей к электрической сигнализации в клетках.
Это, объединенное с его стабильностью в клеточной оболочке, вероятно, будет большой помощью ученым, изучающим клетки, полагающиеся электрическийстимуляция, такая как нейроны, посылающие сигналы всюду по нервной системе, от мозга, вниз спинного мозга к периферическим нервами назад.Текущий способ сделать это, названное «фиксацией потенциала» довольно сыр, и Вы должны применить всасывание, порвавшее отверстие в клетке кдоберитесь доступ сказал Мелоша. Это очень медленно, должен быть сделан одна клетка за один раз, и они часто мертвы с часом.
«Если исследование хитрости даст нам долгосрочную фиксацию потенциала, мы действительно будем в состоянии получить способность наблюдать эти сети по долгопромежутки времени, возможно до недели», объяснил он.Идеальный сценарий должен был бы создать порт доступа, таким образом, Вы можете поместить вещи в клетку, вынуть вещи, измерить электрический ток,и т.д., сказанный Мелош.
Он сказал, что они показали с этим исследованием, то, что исследование хитрости могло быть платформой, на которой можно начать строить такойустройства.Следующий шаг должен видеть, как хорошо исследование работает в живых клетках. Исследователи уже начали работать с человекомэритроциты и клетки рака шейки матки, плюс клетки яичника хомяка.
«Слияние биоподражательной хитрости исследует в ядра двойного слоя липида».Бенджамин Д. Алмкуист и Николас А. Мелош.PNAS 2010 107 (13)
5815-5820; изданный перед печатью 8 марта 2010.DOI:10.1073/pnas.0909250107
Источник: Стэнфордский университет.