Захват живых клеток в микро-пирамидах

Поле, усеянное пирамидами, но в микро-масштабе. Каждая из пирамид скрывает живую клетку. Благодаря 3D микро- и нано-масштабному производству открываются новые перспективные области применения. Одна из них — использование микро-пирамид для исследования клеток: благодаря открытым «стенкам» пирамид клетки взаимодействуют друг с другом. Ученые исследовательских институтов MESA+ и MIRA Университета Твенте (Нидерланды) представляют эту новую технологию и первые результаты её применения в журнале Small в начале декабря.

Большинство клеточных исследований проводятся в 2D, что не является естественной ситуацией, поскольку клетки организуются иначе, чем в человеческом теле. Если дать клеткам возможность двигаться в трех измерениях, можно лучше приблизиться к естественным условиям, при этом удерживая их в упорядоченном массиве. Это стало возможным в «открытых пирамидах», изготовленных в NanoLab Института нанотехнологий MESA+ Университета Твенте.

Крошечный угол остается заполненным

Технология чистой комнаты, примененная для этого, была открыта случайно и теперь называется «угловой литографией». Если соединить несколько плоских кремниевых поверхностей под острым углом, на них можно нанести другой материал. После удаления материала, однако, небольшое его количество остается в углу. Этот крошечный наконечник можно использовать для атомно-силового микроскопа или, как в данном случае, для формирования микро-пирамиды.

Захват клеток

В сотрудничестве с Институтом биомедицинских технологий и технической медицины MIRA Университета Твенте наноученые исследовали возможности применения пирамид в качестве «клеток» для удержания клеток. Первые эксперименты с полистирольными шариками прошли успешно. Следующие эксперименты включали захват хондроцитов — клеток, формирующих хрящ. Под действием капиллярного потока жидкости эти клетки автоматически «проваливаются» в пирамиду через отверстие на дне. Вскоре после того, как клетки оказываются в своей 3D-клетке, они начинают взаимодействовать с клетками в соседних пирамидах. Изменения в фенотипе клетки теперь можно изучать лучше, чем в обычной 2D-ситуации. Таким образом, это перспективный инструмент для использования, например, в исследованиях регенерации тканей.

Голландские ученые ожидают, что смогут развить эту технологию: ребра пирамиды можно сделать полыми, и они будут функционировать как жидкостные каналы. Между пирамидами также возможно создание наножидкостных каналов, например, для питания клеток.