Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на
Супертег Наука 2021январь
Наука

Ученые создали нанотранзистор для изучения живых клеток

Читать ria.ru в
Ученые создали наноразмерный полевой транзистор, с помощью которого можно производить прямые измерения биофизических величин и диагностику процессов внутри живых клеток, сообщается в статье исследователей, опубликованной в журнале Science.

МОСКВА, 13 авг - РИА Новости. Ученые создали наноразмерный полевой транзистор, с помощью которого можно производить прямые измерения биофизических величин и диагностику процессов внутри живых клеток, сообщается в статье исследователей, опубликованной в журнале Science.

Группа разработчиков во главе с профессором Чарльзом Либером (Charles M. Lieber) из Гарвардского университета уже продемонстрировала, что с помощью их устройства можно напрямую измерять уровень рН (водородный показатель, у чистой воды равен 7, по мере роста кислотности жидкости он уменьшается до единицы) в клетках и электрические потенциалы на различных поверхностях клеточной оболочки. В перспективе с помощью модифицирования сенсора различными биологическими молекулами его работу можно сделать селективной и отслеживать намного более тонкие реакции в недрах клеток.

Наиболее важным является то, что наноразмерный датчик, разработанный учеными, настолько мал, что не нарушает внутренностей живых клеток, позволяя им работать в нормальном режиме. Несмотря на то, что прогресс в области микроэлектроники уже давно позволяет получать сверхминиатюрные электрические цепи, до сих пор применить их для сенсорных измерений у ученых не было возможности - все подобные устройства имели линейную геометрию и изготавливались на специально подготовленных поверхностях.

"Таким образом, вы имеете два больших контакта с разных концов наноэлектронного устройства с линейной геометрией и не можете внедрить его в живую клетку без того, чтобы не разрушить ее", - пояснил Либер, слова которого приводит интернет-издание Chemistry World.

Поэтому все физические измерения активности живых клеток ученым приходилось проводить с помощью методики, разработанной еще в 60-х годах прошлого века на основе очень тонких стеклянных капилляров. Такой капилляр заполняется электролитом - раствором какой-либо соли - и имеет толщину не менее 100 нанометров. "Поймав" фрагмент мембраны живой клетки в такой капилляр, можно измерить, например, ток ионов через ее ионные каналы. Однако разрешающая способность такого метода невысока, да и клеточная мембрана претерпевает значительные искажения при измерении, что сказывается и на качестве получаемых данных.

Либер и его коллеги разработали альтернативный подход с использованием изогнутого кремниевого нановолокна, функционирующего в качестве полевого транзистора. Технология роста таких волокон, являющаяся ноу-хау разработчиков, позволяет изменять угол изгиба кремниевого волокна прямо во время его роста. Получающийся таким образом сенсор имеет толщину всего от 20 нанометров.

После покрытия его поверхности мембранными белками сенсор можно использовать для проведения измерений электрофизических параметров живых клеток, не боясь повредить оболочку или внутренности клетки при введении датчика.

Принцип действия полевого транзистора, расположенного недалеко от места сгиба волокна, основан на изменения электропроводности при воздействии на него внешних полей. Они могут формироваться внутри клетки в результате токов ионов и других биологических процессов. Присоединение заряженных биологических молекул к поверхности нановолокна также может влиять на физические характеристики транзистора, изменение которых и является аналитическим сигналом.

Теперь ученые намерены усложнить свое устройство таким образом, чтобы, кроме замеров электрических потенциалов мембраны и уровня рН, стало возможным измерять и другие, более тонкие биологические процессы внутри клеток. Для этого потребуется нанести на поверхность нановолокна дополнительные биологически активные молекулы.

"Пришла пора немного украсить наше устройство химическими методами, которые позволят измерять и другие вещи", - подытожил Либер.

 
 
 
Лента новостей
0
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Чаты
Заголовок открываемого материала
В ВОЗ заявили об отсутствии смертей от "омикрона"Экономист объяснила, почему мы переплачиваем за ерундуВрач назвал ошибки при измерении сатурацииНа Кипре ввели новые ограничения из-за омикрон-штаммаПушков ответил на запугивания со стороны УкраиныРаскрыты подробности убийства двух россиянок на КипреАвтоэксперт рассказал, что делать, если в лобовое стекло попал каменьВ США объявили четырехдневный траур из-за смерти экс-кандидата в президентыНемецкий дипломат посоветовал Киеву брать пример отношений Финляндии с НАТОНазваны регионы-лидеры по отсутствию вредных привычекМВД прокомментировало инцидент с забравшимся на крышу вагона в метроМинздрав Индии заявил, что половина взрослого населения привита от COVID-19Неизвестный набросился на кандидата в президенты Франции, сообщили СМИВ Брюсселе полиция задержала участников беспорядковВ Алеппо погиб сирийский военный из-за обстрелаАмериканский эсминец прибыл в румынский порт Констанца в Черном мореНемецкий дипломат заявил, что "Северный поток — 2" поздно останавливатьСуд в Молдавии поддержал снятие с выборов кандидата на пост мэра БельцВрач назвал два опасных последствия низкого давленияМинистр обороны и главнокомандующий ВС Украины посетили позиции в Донбассе