Наноиглы могут доставлять лекарства в клетки, даже если они сопротивляются

Физик Павел Сикорски и его группа создают «кровати из гвоздей» в миниатюре — пластину, покрытую наноиглами, предназначенными для прокола отдельных клеток.

Это звучит болезненно, но эти иглы не будут вводиться напрямую в тело, так как объекты исследования — клетки под микроскопом. Сикорски работает над созданием передовых инструментов для учёных, пытающихся понять, что происходит внутри клеток организма.

«Эти наноиглы сделают медицинские исследования более эффективными», — говорит он.

Клетки поглощают лекарство

Один из способов понять, как различные молекулы влияют на функцию клетки, — доставить молекулы прямо в клетки и изучить эффект. Традиционно исследования в этой области проводятся путём предварительного нанесения (печати) множества различных веществ на стекло или другую поверхность для изучения их воздействия на интересующие клетки.

Эти вещества могут быть потенциальным противораковым препаратом, воздействующим на генетический материал клетки, или молекулой, которая отключает определённый ген внутри клетки. Затем исследователи культивируют клетки поверх потенциального лекарства. Некоторые клетки поглощают лекарство, и учёные могут отслеживать изменения в клетках, вызванные разными препаратами. Но во многих случаях этот метод работает не очень хорошо, потому что некоторые клетки «не хотят принимать лекарство».

«С новым методом мы прикрепляем молекулы тестируемого препарата к кончикам наноигл, а затем вводим их так же, как с помощью обычного медицинского шприца», — говорит Сикорски.

Серая трава и умные клетки

Исследователи создают наноиглы в небольшой керамической печи. Туда помещается что-то, похожее на алюминиевую фольгу с небольшим обожжённым пятном (на самом деле это тончайшая пластинка меди), и через два часа при 500 градусах медь реагирует с кислородом в условиях нагрева, создавая оксид меди (CuO).

Конечный продукт под микроскопом выглядит как серая трава, но на самом деле эта «трава» — наноиглы. Следующий шаг — нанести на иглы что-то вроде жира, чтобы их можно было отделить от медной пластины. Снизу приклеивается стекло, чтобы всё было прозрачным. Готовый продукт выглядит как небольшая круглая «кровать из гвоздей». Теперь исследователи могут поместить клетки поверх наноигл и проверить, можно ли ввести тестовые препараты в клетки.

Но некоторые клетки пытаются обмануть учёных. В то время как одни клетки легко накалываются на наноиглы, другие окружают иглы и растут вокруг них.

«В настоящее время мы работаем над поиском правильных методов введения игл, чтобы гарантировать, что все клетки будут проколоты», — говорит Сикорски.

Никто в Норвегии больше не производит подобные наноиглы. Исследователи из NTNU также являются первой группой в мире, разработавшей ровную медную поверхность большего размера с наноиглами.