Anturointia solujen tasolla

Johns Hopkins yliopiston insinöörit ovat kehittäneet nanomittakaavan tatuointeja – pisteitä ja johtoja, jotka tarttuvat eläviin soluihin – läpimurtona, joka vie tutkijat askeleen lähemmäksi yksittäisten solujen kunnon seurantaa.

Uusi teknologia mahdollistaa ensimmäistä kertaa optisten elementtien tai elektroniikan sijoittamisen eläviin soluihin tatuointimaisilla ryhmillä, jotka tarttuvat soluihin samalla taipuen ja mukautuen solujen märän ja nestemäisen ulkorakenteen kanssa.

Professori David Gracias johtamana kehitetään biosensoritekniikoita, jotka ovat myrkyttömiä ja ei-invasiivisia keholle ja jossa tatuoinnit muodostavat sillan elävien solujen tai kudosten ja tavanomaisten antureiden ja elektronisten materiaalien välillä.

"Puhumme sähköisen tatuoinnin laittamisesta elävään esineeseen, joka on kymmeniä kertoja neulan päätä pienempi", Gracias sanoi. "Se on ensimmäinen askel kohti antureiden ja elektroniikan kiinnittämistä eläviin soluihin."

"Olemme osoittaneet, että voimme kiinnittää monimutkaisia nanokuvioita eläviin soluihin varmistaen samalla, että solu ei kuole", Gracias sanoi. "On erittäin tärkeä tulos, että solut voivat elää ja liikkua tatuointien kanssa, koska elävien solujen ja elektroniikan valmistusmenetelmien välillä on usein merkittävä yhteensopimattomuus."

Luonnollisista aistijärjestelmistä inspiroituneena MIT:n johtama tiimi on puolestaan suunnitellut anturin, joka pystyy havaitsemaan samat molekyylit, jotka luonnollisesti esiintyvät solureseptorit voivat tunnistaa.

Työssä tutkijat loivat prototyyppisensorin, joka voi havaita immuunimolekyylin nimeltä CXCL12, jopa kymmeninä tai satoina osina miljardista. Tämä on tärkeä ensimmäinen askel sellaisen järjestelmän kehittämisessä, jota voitaisiin käyttää vaikeasti diagnosoitavien syöpien tai metastaattisten kasvainten rutiiniseulonnan suorittamiseen tai erittäin biomimeettisenä elektronisena "nenänä", tutkijat sanovat.

Laite saa inspiraationsa kalvosta, joka ympäröi kaikkia soluja. Tällaisissa kalvoissa on tuhansia reseptoriproteiineja, jotka havaitsevat molekyylejä ympäristöstä. MIT-tiimi modifioi joitain näistä proteiineista niin, että ne selviytyivät kalvon ulkopuolella ja ankkuroi ne kiteytyneiden proteiinien kerrokseen grafeenitransistorien joukon päälle. Kun kohdemolekyyli havaitaan näytteestä, nämä transistorit välittävät tiedon tietokoneeseen tai älypuhelimeen.

Tämän tyyppinen anturi voitaisiin mahdollisesti mukauttaa analysoimaan mitä tahansa kehon nesteitä, kuten verta, kyyneleitä tai sylkeä, tutkijat sanovat, ja se voisi seuloa useita eri kohteita samanaikaisesti riippuen käytetyn reseptoriproteiinin tyypistä.

Aiheesta aiemmin:

Fotonikierteitä ja kvantteja terveydenhuoltoon

Molekyyli kerrallaan