Использование магнитных наномоторов для клеточных исследований

Выполнение биомедицинских задач в живых системах с использованием микро и наномоторов в последнее время вызвало большой интерес. Эти двигатели часто могут управляться дистанционно с использованием различных типов полей для изучения биомедицинского явления. Команда из Индии теперь создала спиральные наномоторы, которые могут проникать и маневрировать внутри клетки с помощью вращающегося магнитного поля без каких-либо неблагоприятных воздействий на саму клетку.

Способность наномоторов проникать в клетку и манипулировать ею через внутриклеточное пространство не нова. Тем не менее, способность предотвращать нанесение повреждений клеткам действительно является новой, так как многие методы до того, как она вызвала возмущение в объеме ячейки. Предыдущие усилия использовали химические, магнитные, акустические и электрические поля, но команда из Индии смогла контролировать эти новые наномоторы с помощью небольших вращательных магнитных полей удаленно.

Изображение кредита: GiroScience / Shutterstock

Исследователи создали наномоторы (также называемые типом нанозонда) с использованием метода осаждения угла наклона (GLAD). Используя это, исследователи создали 3D наноструктурированные пленки, прежде чем превращать их в спиральные наноструктуры.

В исследовании использовались два типа наномоторов, и оба они отличались размером слоя посева, который использовался для создания столбов, поддерживающих наномоторы. Столбы имели высоту 1 мкм и диаметры 500 нм и 200 нм соответственно. Спирали силиката выращивали на столбах с использованием метода GLAD под крайним углом (5 °). Шаг спирали определялся скоростью вращения во время GLAD-метода, и наномоторы осаждались на магнитный слой с использованием термических или электронно-лучевых методов испарения

Однажды в клетках исследователь активировал наномоторы с использованием вращающегося магнитного поля, генерируемого трехосной катушкой Гельмгольца. Чтобы имитировать затем наномоторы в клетках, исследователи использовали конфокальный микроскоп Zeiss LSM 880 с ярким полем.

Впервые исследователям удалось манипулировать клеткой и интернализировать спиральные наномоторы, не причиняя никакого ущерба самой клетке, в том числе не нарушая объем клетки, как это видно из других методов. Наномоторы работают дистанционно (как заправки топливом, так и наведения), что ограничивает влияние механической трансдукции на ячейки, содержащие зонды.

Исследователи протестировали наномоторы по трем различным типам клеток, содержащим как раковые, так и не раковые клетки, для анализа и одновременной инженерии движения спирального пропеллера через внутриклеточное пространство. Исследователи могли настраивать движение наномотора (т. Е. Движение вперед и назад), настраивая чувство вращения поля, а также ручность спирали. Из созданных двух наномоторов меньший мотор оказался намного более эффективным при навигации по внутриклеточной среде, и в основном это связано с его меньшими размерами и ему нужно было отклоняться на 10-15 ° для перемещения по ячейке.

Исследователи обнаружили, что движение двигателей сильно чувствительно к локализованным механическим свойствам внутриклеточной среды, и двигатель двигался анизотропно, чтобы перемещаться по ячейке. Легкость контроля, в которой исследователи могли перемещаться по клетке с помощью этого наномотора, означает, что эти системы потенциально могут быть использованы для доставки полезной нагрузки лекарственного средства непосредственно в цитоплазму клетки.

Исследование предоставило достаточные доказательства сильной анизотропии, гетерогенности и пространственно-временной вариации, обнаруженной внутри клетки. Дальнейшие исследования можно было бы сделать дальше, чтобы сделать количественные оценки местных реологических свойств клетки, наблюдая, как наномоторы движутся через клеточную среду.

Инструменты всегда ищут, чтобы исследовать внутренность клетки, и винтовые магнитные нанопрограммы потенциально могут быть методом будущего.

Источник:

«Маневренность магнитных наномоторов внутри живых клеток» – Pal M., et al., Advanced Materials 2018 DOI: 10.1002 / adma.201800429

Отказ от ответственности: мнения, выраженные здесь, принадлежат авторам, выраженным в их личном качестве, и не обязательно представляют мнение AZoM.com Limited T / A AZoNetwork, владельца и оператора этого сайта. Это отказ от ответственности является частью Условий использования этого веб-сайта.

Source link