Ученые создали устройство для ранней диагностики болезней и доставки лекарств в отдельные живые клетки

До недавнего времени наноиглы, способные исследовать мелкие клетки, не повреждая их, не существовали в реальности.

Команда инженеров, ученых и биологов из Университета Дрексела разработала устройство на основе углеродных нанотрубок для исследования отдельных живых клеток без их повреждения. Эта технология позволит специалистам выявлять заболевания на ранней стадии и продвигать открытие новых лекарств.

Исследование под руководством профессора Юрия Гогоци и профессора Гэри Фридмана использует устройство на основе нанотрубок, известное как клеточный эндоскоп, для оценки клеток примерно в тысячу раз меньше человеческого волоса. Клеточный эндоскоп исследует внутриклеточную среду живых клеток, доставляет флуоресцентные квантовые точки и анализирует молекулы внутри клетки, при этом сама клетка не распознает присутствие иглы.

«Институт аттофлюидных зондов им. У. М. Кека в Дрекселе теперь производит самые маленькие из когда-либо созданных эндоскопов», — сказал Гогоци.

Обычно биологи разрушают большое количество клеток для извлечения клеточных компонентов и биологических молекул. Стеклянные пипетки, широко используемые для инъекции материала в клетки, наносят слишком много повреждений, чтобы оставаться в клетке долгое время, и не предназначены для передачи информации в форме оптических или электрических сигналов изнутри клетки.

«У нас появилась идея минимально инвазивного клеточного зонда, кончик которого мог бы оставаться в клетке в течение длительного времени, передавая важную информацию в форме оптических и электрических сигналов и перенося крошечные количества материала в клетку и из нее. Этот зонд похож на эндоскоп, используемый врачами для малоинвазивных операций внутри пациентов, только намного меньше», — сказал Фридман.

Как пояснил докторант Риджу Сингхал, автор статьи «Многофункциональные углеродно-нанотрубочные клеточные эндоскопы» в журнале Nature Nanotechnology, устройство концептуально простое: это одна углеродная нанотрубка, соединенная с кончиками более крупных стеклянных микропипеток, обычно используемых в биологических исследованиях.

Доктор Майкл Шрлау, директор исследовательской лаборатории Института им. Кека, отметил, что команда развивает многофункциональность клеточных эндоскопов. Одно из активно разрабатываемых применений — внутриклеточная спектроскопия гигантского комбинационного рассеяния с использованием эндоскопов, покрытых золотом.