Бабочки могут помочь создать зонды для ремонта генов
Исследователи из Университета Клемсона считают, что новые открытия о том, как питаются бабочки, могут помочь инженерам создать крошечные зонды для забора жидкости из отдельных клеток. Это открывает возможности для медицинской диагностики и лечения.
Национальный научный фонд США недавно выделил проекту $696 514. Это уже третий грант фонда на это исследование, а общее финансирование с 2009 года превысило $3 млн.
Работа объединила материаловедов и биологов, которые изучают хоботок — ротовой аппарат, который многие насекомые используют для питания.
Цель материаловедов — разработать «волоконные микрофлюидные устройства», включая зонды, которые в будущем позволят врачам извлекать из клетки дефектный ген и заменять его здоровым, — говорит профессор материаловедения Константин Корнев. — «Если у человека была запрограммирована болезнь, её можно будет устранить».
Часть результатов о хоботке бабочки уже опубликована в The Journal of Experimental Biology.
Новая фаза исследований посвящена тому, как насекомые используют крошечные поры и каналы в хоботке для забора и управления жидкостью. «Это как волшебный колодец: чем больше мы узнаём о хоботке бабочки, тем больше вопросов возникает», — говорит профессор энтомологии Питер Адлер.
Корнева привлекла способность бабочек всасывать жидкости разной вязкости — от густого нектара до воды. «Для инженеров это сложная задача».
Технические требования к зонду:
- Забор жидкости из отдельной клетки, которая в 10 раз меньше диаметра человеческого волоса.
- Способность различать типы жидкостей.
Потенциальные применения технологии:
- Медицинские устройства.
- Нанобиореакторы для создания сложных материалов.
- Летающие «микро-воздушные аппараты» размером с насекомое.
Биологическое открытие: раньше считалось, что бабочки используют хоботок только как соломинку для всасывания. Исследование показало, что он также работает как губка. «Это двойной механизм. Они могут промокать жидкость, а затем всасывать её», — поясняет Адлер.
Методы исследования: наблюдение за бабочками на цветах на ферме Cherry Farm и видеозапись питания насекомых в лаборатории.
Следующие шаги:
- Изучение хоботков более мелких насекомых — мух, мотыльков и комаров.
- Понимание того, как хоботок формируется в куколке (личинка её не имеет, а бабочка — имеет). Это знание поможет в разработке зондов.
- Решение проблемы загрязнения зонда органическим материалом при введении в тело. Здесь интересны мухи, которые могут прокалывать ткань, пить кровь и не «засорять» хоботок бактериями.
Исследование — пример успешной междисциплинарной работы. «Самое интересное происходит на стыке дисциплин. Биологи и инженеры объединили разные подходы для решения общих задач», — отмечает Танжу Каранфил, заместитель декана по исследованиям.