Нанотехнологии помогают сохранять клетки живыми
Инкапсуляция живых клеток в сетях из кремнезёма и липидных слоёв нанометрового размера может помочь сохранять их жизнеспособность дольше для использования в химических производствах или сенсорах.
Обычный метод интеграции клеток в устройства — инкапсуляция в силикагель — при высыхании создаёт стресс, убивающий клетки. Учёные под руководством Джеффа Бринкера из Национальной лаборатории Сандия и Университета Нью-Мексико предложили новый подход: клетки сами направляют формирование поддерживающего каркаса.
Клеткам предоставили раствор кремнезёма с фосфолипидами — ключевыми компонентами клеточных мембран. В результате клетки организовали вокруг себя:
- Оболочку из воды и липидов толщиной ~2 микрона.
- Наружную оболочку шириной 1–2 микрона из чередующихся нанослоёв кремнезёма и липидов.
Преимущества конструкции:
- Водно-липидная прослойка создаёт питательную среду и защищает клетки от повреждающего воздействия кремнезёма.
- Нанослои кремнезёма и липидов предотвращают высыхание, обеспечивая клеткам среду без стресса.
Результаты:
- Бактериальные и дрожжевые клетки выживали в таких каркасах недели в сухих условиях Нью-Мексико, в отличие от часов в обычном силикагеле.
- Каркасы проницаемы для малых молекул, что важно для сенсоров. Например, генномодифицированные дрожжи в сети вырабатывали флуоресцентный белок при добавлении определённого сахара.
Дополнительные возможности:
- Квантовые точки: Наночастицы золота или селенида кадмия в липидной оболочке концентрировались на поверхности клеток. Эти высокофлуоресцентные «квантовые точки» могут служить системой считывания в клеточных сенсорах.
- Встраивание ДНК: В каркасы можно встраивать ДНК для генетической модификации клеток с эффективностью, близкой к 100%, без использования повреждающих методов (электрическое поле, нагрев).
Перспективы исследований включают работу с клетками млекопитающих или экстремофильными микроорганизмами для расширения диапазона применения сенсоров.
Исследование опубликовано в журнале Science от 21 июля.