Нанотехнології. Словенські дослідники навчилися створювати полімерні об'єкти безпосередньо в клітині людини

Міжнародна група дослідників зі Словенії здійснила справжній прорив у галузі нанотехнологій, продемонструвавши можливість створення індивідуальних полімерних мікроструктур безпосередньо всередині живих людських клітин.

Це завдання довгий час вважалося майже неможливим через надзвичайно малі розміри об'єктів маніпуляцій. Типова людська клітина має діаметр близько 20 мікрометрів, що у п’ять разів менше за товщину людської волосини. Внутрішній простір клітини щільно заповнений білками, органелами та складними молекулярними механізмами, що робить будь-яке втручання надзвичайно ризикованим для життєдіяльності організму.

Для досягнення результату вчені використали метод двофотонної полімеризації. Процес розпочинається з введення за допомогою надтонких скляних голок мікроскопічних крапель спеціального фоторезисту IP-S у клітини лінії HeLa. Цей матеріал був обраний через його біосумісність та здатність залишатися нетоксичним після затвердіння. Після ін'єкції крапля розміром від 0,01 до 0,015 міліметра піддавалася дії надшвидкого лазера через високоточний мікроскоп. Лазер ініціював процес затвердіння полімеру лише у точці фокусування, що дозволило пошарово створювати тривимірні фігури, не пошкоджуючи оточуюче середовище цитоплазми.

Під час експериментів команда успішно надрукувала серію складних об'єктів, серед яких була фігурка слона розміром 10 мікрометрів, логотипи лабораторій та порожнисті сфери. Візуалізація підтвердила, що ці структури надійно розміщені всередині мембрани, а клітинні ядра навіть змінювали свою форму, щоб звільнити місце для нових об'єктів. Дослідження показало, що виживаність клітин після такої процедури становить близько 45 відсотків, що є порівняним із результатами звичайного механічного проколу мембрани без подальшого друку.

Клітини, які зберегли життєздатність, продовжували функціонувати у звичному режимі: вони зберігали свою форму та ділилися. Цікаво, що під час мітозу надруковані об'єкти успішно передавалися дочірнім клітинам. Проте фахівці помітили, що структури розміром понад 5 мікрометрів затримували процес поділу приблизно на годину. Це свідчить про те, що сторонні тіла можуть чинити тонкий вплив на біологічні процеси. Незважаючи на те, що наразі метод потребує індивідуальних ін'єкцій у кожну клітину, він відкриває неймовірні перспективи для локального зондування, вивчення механічних сил усередині тканин та точкового вивільнення лікарських препаратів.