В новом исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи из Университета Торонто продемонстрировали новый и неинвазивный способ манипулирования клетками с помощью микроробототехники.
Клеточные манипуляции - перемещение мелких частиц из одного места в другое - неотъемлемая часть многих научных исследований. Одним из методов манипулирования клетками является оптоэлектронный пинцет (ОЭТ), который использует различные световые схемы для непосредственного взаимодействия с интересующим объектом.
Из-за этого прямого взаимодействия существуют ограничения на силу, которая может быть применена, и скорость, с которой можно манипулировать клеточным материалом. Вот где использование микроробототехники становится полезным.
Группа исследователей во главе с научным сотрудником доктором Шуайлонгом Чжаном и профессором Аароном Уилером разработала микророботов (работающих в субмиллиметровом масштабе), которыми OET может управлять для манипуляций с клетками.
Вместо того, чтобы использовать свет для непосредственного взаимодействия с клетками, свет используется для управления микророботами в форме зубчатого колеса, которые могут «зачерпывать» клеточный материал, транспортировать его, а затем доставлять. Эта манипуляция может выполняться на более высоких скоростях, вызывая меньшее повреждение материала по сравнению с традиционными методами OET.
«Способность этих управляемых светом микророботов выполнять неинвазивный и точный контроль, изоляцию и анализ клеток в сложной биологической среде делает их очень мощным инструментом», - говорит Чжан.
«Традиционные методы, которые используются для манипуляций с отдельными клетками при их оценке с помощью микроскопии, медленны и утомительны, и для их выполнения требуется большой опыт», - говорит Уилер, профессор кафедры химии с перекрестными назначениями. Институт биоматериалов и биомедицинской инженерии (IBBME) и Центр клеточных и биомолекулярных исследований Доннелли.
"Но эти микророботы недороги и очень просты в использовании, и у них есть широкий спектр приложений в науках о жизни и не только."
В дополнение к анализу клеток микророботы также могут использоваться для сортировки клеток (для клонального размножения), секвенирования РНК и слияния клеток (обычно используется для производства антител).
Синди Морсхед, профессор IBBME и хирургии, заведующая отделением анатомии, является соавтором исследования. В лаборатории Морсхед в Центре Доннелли ее исследования в области регенеративной медицины работают с нервными стволовыми клетками, которые находятся в головном и спинном мозге.
Нейральные стволовые клетки реагируют на множество сигналов и стимулов окружающей среды в своей нише, и они меняются при травмах, поэтому выявление сигналов и клеточных ответов является огромной проблемой, когда мы пытаемся использовать потенциал стволовых клеток для восстановления нервной системы», - говорит Морсхед.
"Эти микророботы позволяют точно контролировать клетки и их микроокружение, инструменты, которые нам понадобятся, чтобы узнать, как лучше всего активировать стволовые клетки."