Устройство, подобное вакуумному, упрощает исследование клеток

Представьте микроскопическую струйную вакуумную насадку размером с кончик пера, которая парит над поверхностью клеток, не касаясь их. Вместо мыла в «чистящем растворе» используются различные молекулы, которые можно избирательно доставлять к клеткам. Так работает новое устройство, которое, по мнению исследователей, станет мощным инструментом для изучения поведения живых клеток и ряда ключевых клеточных процессов — от образования раковых клеток до того, как нейроны выстраиваются в развивающемся мозге.

Устройство разработано командой под руководством Мохаммада Амина Касаиме и Дэвида Джанкера из Департамента биомедицинской инженерии Университета Макгилла и Томаса Жерве из Политехнической школы Монреаля. Оно основано на использовании квадруполей — пар идентичных объектов, двух «положительных» и двух «отрицательных», расположенных квадратом для создания силового поля между ними. Электростатические квадруполи используются в радиоантеннах, а магнитные — для фокусировки пучков заряженных частиц в ускорителях. Квадруполи существуют и в жидкостях. Они были описаны теоретически десятилетия назад, но впервые созданы в лабораторных условиях.

Устройство изготовлено путем травления четырех отверстий в кремниевом наконечнике размером около 1 мм². Когда устройство приближают к поверхности, оно действует на нее подобно водяной струйной вакуумной насадке. Два отверстия («плюсовые», или источники) испускают микроскопические струи жидкости на поверхность ниже, а два других отверстия («минусовые», или стоки) немедленно всасывают их обратно в устройство.

Если в аналогии с пылесосом заменить ковер срезом живой ткани или слоем адгезивных клеток, устройство может парить над этой поверхностью, чтобы достичь желаемой цели. Затем оно просто направляет поток жидкости с химическими веществами, необходимыми для стимуляции, исследования, отсоединения или уничтожения клеток в зависимости от задачи.

Устройство также может создавать области плавно меняющейся химической концентрации, называемые градиентами. Эти градиенты являются ключом к изучению многих клеточных процессов, например, того, как бактерии и другие клетки перемещаются в организме. Исследователи надеются, что это новое устройство найдет множество применений в in vitro изучении широкого спектра важнейших клеточных процессов.