Исследователи доставляют крупные частицы в клетки с высокой скоростью
Устройство, разработанное инженерами и врачами Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), может помочь в изучении развития болезней, улучшении визуализации внутри клеток и других областях медицинских и биологических исследований.
Инженеры создали высокоэффективный автоматизированный инструмент, который доставляет наночастицы, ферменты, антитела, бактерии и другой «крупногабаритный» груз в клетки млекопитающих со скоростью 100 000 клеток в минуту. Это значительно быстрее, чем у существующей технологии (около одной клетки в минуту).
Исследование, опубликованное онлайн в Nature Methods 6 апреля, возглавил Эрик Пей-Ю Чиу, доцент кафедры машиностроения, аэрокосмической техники и биоинженерии.
Проблема текущих методов: Доставка крупного груза (частиц размером до 1 микрометра) возможна только с помощью микропипеток, что очень медленно. Другие подходы (вирусы, химические методы) подходят только для малых молекул (несколько нанометров).
Принцип работы нового устройства (BLAST): Устройство представляет собой кремниевый чип с массивом микрометровых отверстий, каждое из которых окружено асимметричным полукруглым покрытием из титана. Под отверстиями находится жидкость с частицами для доставки.
- Лазерный импульс нагревает титановое покрытие.
- Прилегающий слой воды мгновенно закипает, образуя пузырь.
- Пузырь взрывается рядом с клеточной мембраной, создавая в ней крупную щель за одну миллионную долю секунды.
- Жидкость с частицами проникает в клетку до того, как мембрана запечатывается.
- Лазер сканирует весь чип примерно за 10 секунд.
Ключевое преимущество: Скорость и точность разреза мембраны минимизируют её повреждения.
Потенциальные применения:
- Доставка митохондрий для изучения болезней, вызванных мутантной митохондриальной ДНК.
- Исследование функций генов, вовлечённых в жизненный цикл патогенов, и защитных механизмов клетки.
- Возможность доставки материала любого размера или типа.
Статистическая значимость: Поскольку устройство доставляет груз сразу в 100 000 клеток, один чип может предоставить достаточно данных для статистического анализа клеточного ответа в эксперименте. Это может помочь в идентификации мишеней для разработки лекарств и понимании взаимодействия патогена и клетки-хозяина.