Американские ученые создали ткань из живых клеток и электроники

Американские ученые создали ткань из живых клеток и электроники
Американские ученые из MIT, Гарварда и детской больницы Бостона путем соединения в единой матрице живых клеток и электроники на основе кремниевых нанопроводков сконструировали ткань, которая может быть использована для тестирования действия новых лекарств или внедрена пациенту

Основой сконструированной ткани стал похожий на губку каркас из эпоксидной смолы. В эту пористую матрицу, образующую объемную структуру, ученые внедрили нанопроводки из кремния. Поверх всего биологи поселили колонии клеток, которые постепенно размножились и обволокли неорганические компоненты, передает «Вести.ру».

Нанопроводки работают, как электронные сенсоры – они передают электрические сигналы от и к клеткам, растущим внутри созданной структуры. Ученые выбрали именно кремниевые нанопроводки, потому что они имеют малые размеры, стабильны, безопасны для живой ткани и, к тому же, более чувствительны к электрическим сигналам, нежели их металлические собратья. Так, нанопроводки диаметром от 30 до 80 нанометров могут «почувствовать» одну тысячную ватта.

«Матрица – это каркас, одновременно обеспечивающий полученную ткань механической поддержкой и напичканный электроникой. Мы высеиваем на него клетки и получаем сконструированную ткань», - рассказывает один из ведущих авторов нынешней работы Божи Тиан.

Ученые опробовали внедрение в созданный каркас клеток сердца, нервной и мышечной ткани. В проведенных тестах они изучили воздействие на клетки норадреналина, гормона, вызывающего учащение сердцебиения. Кроме того, биологи вырастили внутри каркаса кровеносные сосуды. Внедренные сенсоры позволили измерить изменение pH внутри и вне сосудов.

Сейчас американские исследователи анализируют механические свойства полученной матрицы, а также готовятся к тестам сконструированной ткани на животных.

Заметим, что ранее подобные клеточные системы были плоскими. Биологи внедряли сенсоры в культуры клеток, выращенные на пластинах (металлических электродах или транзисторах). Однако такие двумерные сообщества не могли дать медикам полное представление о процессах, происходящих в реальных тканях человеческого тела. По этой причине специалисты MIT решили создать трехмерный (объемный) каркас, который позволял бы получать сведения об электрической активности клеток изнутри образованной матрицы.

Информация о том, как ведут себя клетки, пригодится биологам, например, для тестирования действия новых лекарств. Теперь можно точно узнать, как влияет на сокращение клеток сердечной мышцы внедрение того или иного медикамента. Кроме того, сконструированная ткань может быть внедрена пациенту.

«Мы очень довольны результатами исследования и восхищаемся открывающимися перспективами. Теперь мы можем создавать сердца, выращенные из ткани с заданными параметрами», - говорит доктор Роберт Ланжер, один их пионеров биотехнологий, создавший прибор MicroCHIPS, который вводит в организм пациента лекарства по заранее составленной программе или по сигналу, посылаемому извне.

Сконструированные ткани могут быть использованы в качестве покрытия имплантатов, которыми доктора «чинят» организмы людей. Электронные сенсоры позволят узнать, не начались ли в тканях воспалительные процессы, или отследить какие-либо другие важные биохимические процессы.

В идеале медики могли бы научиться создавать такие искусственные ткани, которые бы не просто чувствовали изменения, но и реагировали на них должным образом, например, выпуская нужные лекарственные препараты.