Нанотехника позволяет точно инъецировать живые клетки
Исследователи из Политехнического института Ренсселера впервые проанализировали процесс наноинъекций с использованием лазера на живых клетках. Они обнаружили, что незначительные изменения интенсивности лазера могут определять разницу между здоровой и мертвой клеткой.
Результаты будут представлены ведущим исследователем Ингрид Уилке на конгрессе World of Photonics в Мюнхене 20 июня 2007 года. Исследование первоначально появилось в апрельском выпуске 2007 года журнала Physical Review E.
Принцип метода
Исследователи использовали сфокусированные импульсы фемтосекундного лазерного луча, которые создавали пору или отверстие в клеточной стенке живых клеток, побуждая клетку поглощать различные молекулы. Луч служил «иглой», прокалывающей защитную оболочку клетки. В качестве модельного вещества использовался желтый йодный краситель.
- Фемтосекунда — это одна миллиардная одной миллионной доли секунды.
- Лазеры излучают в ближней инфракрасной (NIR) области спектра.
Ключевые результаты
Анализ показал, что фемтосекундные NIR-лазеры сохраняют целостность клеток, но только до определенной интенсивности.
Зависимость размера пор от интенсивности: Размер пор сильно зависел от интенсивности лазера. Изменяя мощность, можно было контролировать количество поглощаемого материала.
Пороговые значения интенсивности:
- Клетки становились проницаемыми при интенсивности лазера 4 ТВт/см².
- Размер пор увеличивался с ростом интенсивности.
- При интенсивности более 35 ТВт/см² клеточная структура разрушалась, и клетка погибала.
«Впервые мы показали взаимосвязь между характеристиками пор и интенсивностью лазерного луча», — заявила Уилке.
Экспериментальные модели
- Исследователи успешно провели микроинъекции в живые клетки бычьей аорты, создавая поры разного размера, которые оставались открытыми во время импульса и закрывались после его остановки.
- Эксперимент был расширен до яиц моллюска (Spisula solidissima ооциты), которые имеют чрезвычайно жесткую клеточную мембрану, устойчивую к другим методам физической микроинъекции.
Значение исследования
Полученные данные могут служить руководством для будущих исследований, требующих точной микроинъекции в живые одиночные клетки, таких как:
- тестирование токсичности лекарств;
- целевая доставка химиотерапии в опухолевые клетки.
«Эта техника позволит исследователям с беспрецедентной точностью проводить микроинъекции или даже нанохирургию клеток», — сказала Уилке.