Биосовместимые микрочипы впервые дистанционно активируют отдельные клетки с помощью ультразвука
Учёные из Барселоны разработали микроструктуры, которые позволяют воздействовать на отдельные клетки с помощью ультразвука и локального электрического поля. Устройство работает без проводов и напрямую внутри ткани, превращая механическое воздействие в электрический сигнал рядом с клеткой.
Разработку выполнили в Universitat Autònoma de Barcelona и IMB-CNM-CSIC. Результаты опубликованы в журнале Small.
Основа технологии — частицы размером в десятки микрометров, то есть сравнимые с размером клетки или немного крупнее. Внутри них находится оксид цинка, материал с пьезоэлектрическим эффектом: при механическом воздействии он генерирует электрическое поле.
В качестве источника воздействия используется ультразвук — акустические волны высокой частоты, которые могут проходить через биологические ткани и уже применяются в медицинской диагностике. Когда такие волны воздействуют на частицы, они создают локальные электрические сигналы прямо вблизи клеточной мембраны.
Изображение сгенерировано: Nano BananaКлетка реагирует на это через стандартные биохимические механизмы. Один из ключевых — изменение концентрации ионов кальция внутри клетки. Этот сигнал запускает процессы клеточной активности, включая изменение состояния и деление.
В экспериментах использовались клетки костной ткани (линия Saos-2), которые удобны для подобных исследований из-за выраженной чувствительности к электрическим сигналам. При оптимальных параметрах ультразвука удалось активировать до 58% клеток в образце.
Ключевая особенность метода в том, что воздействие не требует электродов или прямого контакта. Ультразвук проходит через ткань, а сами частицы формируют локальный электрический сигнал только в нужной точке, где они находятся.
Авторы отмечают, что такие структуры можно производить методами микроэлектроники, а их свойства позволяют потенциально масштабировать технологию для прикладных медицинских задач, связанных с точечной стимуляцией тканей.
© iXBT
