Исследователи впервые продемонстрировали процесс управления наночастицами внутри живых человеческих клеток
Исследователям из Университета штата Пенсильвания впервые в мире удалось разместить крошечные синтетические моторы внутри живых человеческих клеток, которые можно приводить в движение с помощью ультразвуковых волн. При этом направление их движения регулируется под воздействием магнитных сил.
На сайте Университета штата Пенсильвания сказано – это не совсем то, что было в фильме «Фантастическое путешествие», но что-то вроде этого. Наномоторы, которые представляют собой ракетообразные наночастицы металлов, могут передвигаться внутри клеток. Они могут не только вращаться вокруг клеточной мембраны, но и атаковать ее.
«После того, как данные наночастицы начинают вращаться и нарушать структуру живых клеток, возникают взаимодействия, которые раньше никто не видел», — сказал Том Маллук, профессор материаловедения и физики в Университете штата Пенсильвания. – «Это исследование является ярким доказательством существования новых подходов к решению ряда сложнейших проблем клеточной биологии. Мы могли бы использовать наномоторы для лечения рака и других заболеваний путем механического воздействия на живые клетки изнутри. Наномоторам под силу выполнять операции на уровне клеток и доставлять лекарства в живые ткани неинвазивным методом».
Результаты исследования были опубликованы в журнале Angewandte Chemie 10 февраля этого года.
До недавнего времени наномоторы подобного рода изучались только «в пробирке», а не в живых человеческих клетках. Наномоторы на основе химических соединений были впервые разработаны 10 лет назад в стенах того же Университета штата Пенсильвания командой исследователей, в которую входили химик Аусмен Сен и физик Винцент Креспи.
«Моторы первого поколения в качестве топлива для движения использовали токсическое вещество, поэтому нельзя было исследовать их в живых клетках», — сказал Том Маллук. – «Это ограничение было серьезной проблемой».
Однако позже господин Маллук и его коллега – французский физик Маурицио Хойос обнаружили, что наномоторы можно приводить в движение с помощью ультразвуковых волн.
В ходе экспериментов исследователи использовали клетки HeLa – линию «бессмертных» раковых клеток, которые зачастую используются в научных исследованиях. В ходе исследований клетки HeLa поглотили наномоторы, которые впоследствии под воздействием ультразвуковых волн начали перемещаться вокруг в клеточной ткани. При слабом ультразвуковом излучении наномоторы не оказывают практически никакого воздействия на клетки. Однако более мощное излучение заставляет наночастицы двигаться по кругу и приводит к столкновению с органеллами – структурами в клетках, которые выполняют определенные функции. Иначе говоря, наномоторы могут сделать содержимое клетки однородным или же проткнуть мембрану клетки в нескольких местах.
В то время как ультразвуковые импульсы приводят наночастицы в движение, под действием магнитных сил они изменяют направление движения. Кроме того, Том Маллук и его команда также обнаружили, что наномоторы могут передвигаться независимо друг от друга. По мнению исследователей, подобное свойство позволит наномоторам уничтожать только клетки, которые их поглощают.
«Наша мечта – медицинские возможности как в фильме Фантастическое путешествие. Наномоторы смогут путешествовать внутри человеческого тела, общаться друг с другом и выполнять различные виды диагностики и терапии. Можно найти множество применений для подобных частиц даже при таких масштабах и понимание того, как это работает, — это то, что заставляет нас двигаться вперед, — говорится в пресс-релизе, опубликованном исследователями на сайте Университета штата Пенсильвания.
Источник: Университет штата Пенсильвания