Korzystając z techniki produkcyjnej zwanej litografią nanoimprintową, naukowcy wdrukowali w żywe embrionalne komórki fibroblastów myszy wzory złotych nanokropek i nanodrutów. Mówią, że jest to ważny pierwszy krok w kierunku dodawania bardziej złożonych obwodów.
I nie tylko dlatego, że cyborgi są fajne. Według naukowców, którzy opracowali tę technikę, pod kierownictwem inżyniera z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa, Davida Graciasa, technika ta może mieć niesamowite zastosowania w zdrowiu.
„Jeśli wyobrażamy sobie, dokąd to wszystko zmierza w przyszłości, chcemy mieć czujniki, które będą w stanie zdalnie monitorować i kontrolować w czasie rzeczywistym poszczególne komórki i środowisko wokół nich” – mówi Gracias.
„Jeśli będziemy dysponować technologiami monitorującymi zdrowie poszczególnych komórek, być może będziemy w stanie diagnozować i leczyć choroby, a nie czekać, aż cały narząd zostanie uszkodzony”.
Inżynierowie od jakiegoś czasu poszukiwali sposobu na zintegrowanie elektroniki z biologią człowieka, ale napotkali poważne przeszkody. Jedną z największych przeszkód jest niezgodność żywej tkanki i technik produkcyjnych stosowanych w produkcji elektroniki.
Chociaż istnieją sposoby na zmniejszenie i uelastycznienie materiałów, często stosuje się w nich ostre chemikalia, wysokie temperatury lub próżnię, które niszczą żywą tkankę lub miękkie materiały na bazie wody.
Gracias i jego zespół oparli swoją technikę na litografii nanodrukowej; To całkiem fajne: użycie stempla do wydrukowania wzorów w nanoskali na materiale. Celem jest tutaj złoto, ale to dopiero pierwszy krok w tym procesie. Po wytworzeniu wzoru należy go przenieść na żywą tkankę i przylgnąć do niej.
Naukowcy najpierw wydrukowali złoto w skali nano na waflach krzemowych pokrytych polimerem. Polimer następnie rozpuszczono, dzięki czemu kształt można było przenieść na cienkie folie szklane, gdzie potraktowano go związkiem biologicznym zwanym cysteaminą i pokryto hydrożelem.
Metodę tę usunięto ze szkła i potraktowano żelatyną przed przeniesieniem do komórki fibroblastów. Na koniec hydrożel rozpuszczono. Cystamina i żelatyna pomogły związać złoto w komórce; Złoto przemieściło się wraz z ogniwem i pozostało tam przez kolejne 16 godzin.
Zastosowali tę samą technikę, aby przymocować układy złotych nanodrutów do mózgów szczurów ex vivo. Twierdzą jednak, że fibroblasty dają bardziej ekscytujący wynik.
„Pokazaliśmy, że możemy dodawać do komórek złożone nanowzorce, zapewniając, że komórka nie umrze” – mówi Gracias.
„Fakt, że komórki mogą żyć i poruszać się po wytatuowaniu, jest bardzo ważnym wnioskiem, ponieważ istnieje znaczne rozbieżności między żywymi komórkami a metodami stosowanymi przez inżynierów do wytwarzania elektroniki”.
Ponieważ litografia w nanoskali jest stosunkowo prosta i niedroga, prace te stanowią drogę do stworzenia bardziej złożonej elektroniki, takiej jak elektrody, anteny i obwody kompatybilne nie tylko z żywą tkanką, ale także z hydrożelami i innymi miękkimi materiałami. Bardzo trudne metody produkcji.
„Oczekujemy, że ten proces nanowzorowania w połączeniu z szeroką gamą materiałów i standardowymi technikami mikrofabrykacji, takimi jak fotolitografia i litografia wiązką elektronów, stworzy możliwości tworzenia nowych substratów do hodowli komórkowych, materiałów biohybrydowych, urządzeń bionicznych i bioczujników” – naukowcy pisać.
„Rozrabiaka. Internetowy ćpuna. Telewizyjny znawca. Fanatyk alkoholu. Praktyk piwa. Oddany myśliciel. Rozwiązuje problemy. Pisarz. Znawca kawy”.