RW Space

Это может показаться высшим достижением, но новая техника нанесения татуировки золотом на живые ткани — это шаг к интеграции человеческих клеток с электронными устройствами.

Опираясь на технологию изготовления, называемую наноимпринтной литографией, ученые напечатали живые клетки фибробластов эмбриона мыши с узорами из золотых наноточек и нанопроволок. По их словам, это важный первый шаг к созданию более сложных схем.

И дело даже не только в том, что киборги — это круто. По мнению разработавших его учёных во главе с инженером Дэвидом Грасиасом из Университета Джонса Хопкинса, этот метод может иметь невероятные применения в здравоохранении.

«Если представить, к чему все это будет происходить в будущем, то нам бы хотелось иметь датчики для удаленного мониторинга и контроля состояния отдельных клеток и среды, окружающей эти клетки, в режиме реального времени», — говорит Грасиас.

«Если бы у нас были технологии для отслеживания здоровья изолированных клеток, мы, возможно, могли бы диагностировать и лечить заболевания гораздо раньше, а не ждать, пока поврежден весь орган».

Инженеры уже некоторое время ищут способ интегрировать электронику с биологией человека, но есть серьезные препятствия. Одним из самых больших препятствий является несовместимость живых тканей с технологиями производства, используемыми для создания электроники.

Хотя существуют способы сделать вещи маленькими и гибкими, они часто используют агрессивные химикаты, высокие температуры или вакуум, которые разрушать живые ткани или мягкие материалы на водной основе.

Грасиас и его команда основали свою технику на литографии наноимпринтов, которая во многом похожа на то, на что это похоже: использование штампа для отпечатка наноразмерных узоров на материал. Здесь материал — золото, но это только первый этап процесса. После создания рисунка его необходимо перенести и приклеить к живой ткани.

Исследователи сначала напечатали наноразмерное золото на кремниевой пластине, покрытой полимером. Затем полимер растворяли, чтобы рисунок можно было перенести на тонкие пленки стекла, где его обработали биологическим соединением под названием цистеамин и покрыли гидрогелем.

Затем рисунок удалили с поверхности. стекла и обработаны желатином перед переносом в клетку фибробласта. Наконец гидрогель растворился. Цистеамин и желатин помогли золоту прикрепиться к клетке, где оно оставалось и перемещалось вместе с клеткой в ​​течение следующих 16 часов.

Они использовали ту же технику, чтобы прикрепить массивы золотых нанопроволок к ex vivo мозги крысы. Но, по их словам, фибробласты представляют собой наиболее впечатляющий результат.

«Мы показали, что можем прикреплять сложные наноструктуры к живым клеткам, гарантируя при этом, что клетка не «Я не умру», — говорит Грасиас.

«Это очень важный результат: 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».

Поскольку наноразмерная литография относительно проста и недорога, эта работа представляет собой путь вперед к разработке более сложной электроники, такой как электроды, антенны и схемы, которые будут интегрированы не только с живыми тканями, но и с гидрогелями и другие мягкие материалы, которые несовместимы с более жесткими методами изготовления.

«Мы ожидаем, что этот процесс наноструктурирования в сочетании с различными классами материалов и стандартными методами микрообработки, такими как фотолитография и электронно-лучевая литография, — пишут исследователи, — позволит открыты возможности для разработки новых субстратов клеточных культур, биогибридных материалов, бионических устройств и биосенсоров».

Результат исследования опубликован в Nano Letters.