Новости и мнения

Следующее поколение: пробираться в клетку

Наноразмерное устройство измеряет электрические сигналы внутри клеток, не вызывая повреждений.

УСТРОЙСТВО: Нелегко регистрировать электрические сигналы, которые быстро проходят через нейроны и кардиомиоциты. Но с помощью нового наноразмерного устройства, разработанного Чарльзом Либером и его коллегами из Гарвардского университета, ученые могут регистрировать эти потенциалы действия, не повреждая клетки и даже не исследуя субклеточные структуры, такие как дендриты, согласно отчету, опубликованному в прошлом месяце (18 декабря) в Nature Nanotechnology .

Полевой транзистор с разветвленными внутриклеточными нанотрубками, или BIT-FET, объединяет нанопровод и нанотрубку в тонкую Т-образную структуру, которую можно вставлять в ячейку до пяти раз в одном и том же месте, не нарушая потенциал действия и не повреждая клетка. Крошечная полая нанотрубка шириной 50-100 нанометров проникает в клетку, всасывая немного цитозоля при поступлении. Этот цитозоль вступает в контакт с нанопроволокой за пределами ячейки, и когда к нанопроводу подается напряжение, он действует как транзистор и обнаруживает электрические сигналы, проходящие через ячейку.

Устройства BIT-FET, связанные с клетками кардиомиоцитов кур X. ДУАН И КМ ЛИБЕР, ГАРВАРДСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЧТО НОВОГО: обычно используемая техника «фиксатора» для регистрации потенциалов действия опирается на громоздкие стеклянные пипетки, которые часто повреждают исследуемые клетки. В августе 2010 года Либер и его коллеги объявили о наноразмерном зонде, изогнутом как заколка, который может проникать в клетку, не причиняя слишком много вреда. BIT-FET улучшает нано-шпильку, потому что она еще меньше, сказал Xiaojie Duan , постдок в лаборатории Либера, который руководил проектом BIT-FET. «Это всего лишь маленькая крошечная нанотрубка, поэтому она не наносит никакого вреда клетке». И из-за своего размера и формы устройство может в конечном итоге использоваться в массиве высокой плотности, чтобы исследователи могли измерить потенциалы действия целая сеть ячеек одновременно. BIT-FET также надежен: после использования его можно просто помыть в воде и использовать снова, сказал Дуань.

ВАЖНОСТЬ: BIT-FET настолько мал, что он может исследовать субклеточные структуры, такие как отдельные дендриты, сообщают авторы, к которым трудно, если не невозможно, получить доступ с помощью существующих методов, и может дать представление о нейронной связи. Кроме того, два BIT-FET могут быть вставлены в одну и ту же ячейку, где они независимо фиксируют один и тот же потенциал действия. «Результаты, вероятно, окажут огромное влияние на понимание трансдукции сигнала между клетками», – сказал в электронном письме исследователь науки в области нанонауки из Технологического института Джорджии Чжун Линь Ван . «Работа является отличным примером интеграции нанотехнологий и клеточной биологии».

Сигнал потенциала внутриклеточного действия, зарегистрированный с помощью BIT-FET X. ДУАН И КМ ЛИБЕР, ГАРВАРДСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

НУЖНО УЛУЧШИТЬ: Чтобы сделать эту технологию практичной, исследователям необходимо изготовить множество устройств, чтобы облегчить измерения внутреннего потенциала многих клеток, сказал Ван. Команда также надеется улучшить отношение сигнал / шум устройства, которое может ухудшить качество данных и в настоящее время хуже, чем у стеклянных микропипеток, используемых в технике патч-зажим, сказал Дуан. Наконец, команда внедряет в устройство функцию стимуляции, чтобы в дополнение к регистрации электрической активности она также могла активировать клетки, сказал Дуань. «У каждой технологии есть пространство для совершенствования», – добавила она.

X. Duan и др. «Внутриклеточные записи потенциалов действия внеклеточным наноразмерным полевым транзистором», Nature Nanotechnology , doi: 10.1038 / nnano.2011.223 , 2012.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *