Možda izgleda kao vrhunski sjaj, ali nova tehnika za tetoviranje zlata na živo tkivo je korak ka integraciji ljudskih ćelija sa elektronskim uređajima.
Izgradnjom na tehniku izrade koja se zove nanoimprint litografija, naučnici su štampali ćelije fibroblasta živog embriona miša sa uzorcima zlatnih nanotačka i nanožica. Ovo je, kažu, značajan prvi korak ka dodavanju složenijih kola.
I to čak nije samo zato što su kiborzi kul. Prema naučnicima koji su je razvili, predvođeni inženjerom Davidom Graciasom sa Univerziteta Džons Hopkins, tehnika bi mogla da ima neverovatne zdravstvene primenu.
„Ako zamislite kuda sve ovo ide u budućnosti, želeli bismo da imamo senzore za daljinsko praćenje i kontrolu stanja pojedinačnih ćelija i okruženja koje okružuje te ćelije u realnom vremenu“, kaže Gracias.
„Kada bismo imali tehnologije za praćenje zdravlja izolovanih ćelija, možda bismo mogli da dijagnostikujemo i lečimo bolesti mnogo ranije, a ne da čekamo dok se ceo organ ne ošteti.
Inženjeri već neko vreme traže način da integrišu elektroniku sa ljudskom biologijom, ali postoje značajne prepreke. Jedna od najvećih prepreka je nekompatibilnost živog tkiva sa proizvodnim tehnikama koje se koriste za izradu elektronike.
Iako postoje načini da se stvari učine malim i fleksibilnim, oni često koriste oštre hemikalije, visoke temperature ili vakuume koji uništavaju živo tkivo ili meke materijale na bazi vode.
Gracias i njegov tim su svoju tehniku zasnovali na litografiji nanoimprinta, što je otprilike ono što zvuči: korišćenje pečata za utiskivanje uzoraka nanorazmera u materijal. Ovde je materijal zlato, ali to je samo prvi korak procesa. Kada je šara napravljena, ona se mora preneti i zalepiti na živo tkivo.
Istraživači su prvo odštampali svoje zlato na nanosmeru na silikonskoj pločici obloženoj polimerom. Zatim je polimer rastvoren tako da se uzorak može preneti na tanke filmove stakla, gde je tretiran biološkim jedinjenjem zvanim cisteamin i obložen hidrogelom.
Zatim je uzorak uklonjen iz stakla i tretiran želatinom, pre nego što je prenet u ćeliju fibroblasta. Konačno, hidrogel je rastvoren. Cisteamin i želatin su pomogli da se zlato veže za ćeliju, gde je ostalo i kretalo se sa ćelijom narednih 16 sati.
Koristili su istu tehniku za pričvršćivanje zlatnih nanožica na ek vivo mozak pacova. Ali fibroblasti, kažu, predstavljaju najuzbudljiviji rezultat.
„Pokazali smo da možemo da pričvrstimo složene nanoobrazce na žive ćelije, istovremeno osiguravajući da ćelija ne umre“, kaže Gracias.
„Veoma je važan rezultat da ćelije mogu da žive i da se kreću sa tetovažama jer često postoji značajna nekompatibilnost između živih ćelija i metoda koje inženjeri koriste za proizvodnju elektronike.“
Pošto je litografija nanorazmera relativno jednostavna i jeftina, rad predstavlja put napred ka razvoju komplikovanije elektronike kao što su elektrode, antene i kola, koja će biti integrisana ne samo sa živim tkivima, već i sa hidrogelovima i drugim mekim materijalima koji su nekompatibilni sa oštrije metode izrade.
„Očekujemo da će ovaj proces nanopatterninga, u kombinaciji sa različitim klasama materijala i standardnim tehnikama mikrofabrikacije kao što su fotolitografija i litografija e-zraka“, pišu istraživači, „otvoriti mogućnosti za razvoj novih supstrata ćelijske kulture, biohibridnih materijala, bioničkih uređaja i biosenzori“.
