Биосовместимые микрочипы: революция в активации клеток с помощью ультразвука

Пьезоэлектрические микрочастицы способны преобразовывать механическое воздействие в локализованные электрические сигналы и регулировать клеточную активность без проводов и непосредственного контакта

Наука и космос158 минут назад

Исследователи из Барселоны создали микроструктуры, которые позволяют воздействовать на отдельные клетки с помощью ультразвука и локального электрического поля. Устройство функционирует без проводов и непосредственно внутри ткани, преобразуя механическое воздействие в электрический сигнал поблизости от клетки.

Разработка была осуществлена в Universitat Autònoma de Barcelona и IMB-CNM-CSIC. Результаты представлены в журнале Small.

Основу технологии составляют частицы размером в десятки микрометров, что сопоставимо с размерами клеток или чуть больше. Внутри них находится оксид цинка, материал, обладающий пьезоэлектрическим эффектом: при механическом воздействии он генерирует электрическое поле.

В качестве источника воздействия применяется ультразвук — акустические волны высокой частоты, которые могут проходить через биологические ткани и уже используются в медицинской диагностике. Когда такие волны действуют на частицы, они создают локализованные электрические сигналы непосредственно у клеточной мембраны.

Клетка откликается на это через стандартные биохимические механизмы. Один из ключевых механизмов — это изменение концентрации ионов кальция внутри клетки. Этот сигнал инициирует процессы клеточной активности, включая изменение состояния и деление.

В экспериментах использовались клетки костной ткани (линия Saos-2), которые удобны для подобных исследований благодаря выраженной чувствительности к электрическим сигналам. При оптимальных параметрах ультразвука удалось активировать до 58% клеток в образце.

Ключевым аспектом метода является то, что воздействие не требует электродов или прямого контакта. Ультразвук проникает через ткань, а сами частицы создают локализованный электрический сигнал только в той точке, где они расположены.

Авторы подчеркивают, что такие структуры можно производить методами микроэлектроники, а их характеристики позволяют потенциально масштабировать технологию для практических медицинских задач, связанных с точечной стимуляцией тканей.

Darth SaharaИсточники:phys.orgНаука и космос1БиомедицинаБиоэлектроникаУльтразвукКлеточная биологияНаногенераторыПьезоэлектрические материалыКлеточная стимуляция58 минут назад