Инженеры Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (UCLA) придумали новый способ быстрой доставки наночастиц, ферментов, антител, и даже бактерий и другого «габаритного груза» в клетки млекопитающих.

Они заявляют, что их система позволяет обрабатывать около 100 тысяч клеток в минуту, открывая перед учеными-биологами и врачами невиданные ранее возможности.

Результаты исследования были опубликованы в онлайн-издании Nature Methods.

Руководил научным проектом Эрик Пей Ю Чиу (Eric Pei-Yu Chiou), профессор аэрокосмического инжиниринга и биоинжиниринга из Школы инжиниринга и прикладных наук имени Генри Самюэли. В его группе работали студенты UCLA, а также сотрудники Школы медицины Дэвида Геффена.

На сегодняшний день единственным способом доставки крупных частиц внутрь клеток (частиц до 1 мкм в диаметре) является использование микропипеток – похожих на шприц приспособлений, которые работают достаточно медленно. Есть и еще один подход для введения различных субстанций в клетки – это использование вирусов. Но последняя технология очень сложная и подходит только для мелких молекул (несколько нанометров в диаметре).

Новое устройство, называемое учеными биофотонным лазерным хирургическим инструментом (BLAST), представляет собой силиконовый чип с микрометровыми отверстиями, каждое из которых окружено покрытием из титановой пленки.

Под этими отверстиями располагается резервуар жидкости, в которой растворены частицы для доставки.

Исследователи применили пульсирующий лазер, с помощью которого они нагревают титановое покрытие, поддерживая непрерывное кипение нижележащего жидкого слоя.

Пузырьки кипящей жидкости лопаются рядом с клеточными мембранами, создавая в них на миллионную долю секунды микроскопические трещины. Сквозь эти трещины вещества и успевают проникнуть внутрь клеток. Лазер может просканировать весь чип за 10 секунд, вызвав кипение жидкого слоя и наполнив тысячи клеток.

Профессор говорит, что ключом к успеху является скорость нагревания, которая позволяет выполнить задачу, не вызвав нежелательных изменений в клетках. По его словам, это решило серьезные проблемы ученых: например, раньше было очень сложно ввести в клетки митохондрии для научных экспериментов с изменением их метаболизма. Теперь все стало доступно.

«Теперь не имеет значения, какого размера или типа материал вы планируете ввести. Вы можете растворить его, нагреть, и он появится внутри клеток. Новые данные, которые мы получили в ходе этой работы, помогут в идентификации мишеней клеток-патогенов, в разработке новых лекарств, в изучении клеточной биологии и многих других областях», - говорит доктор Майкл Тейтелл (Michael Teitell), заведующий отделением педиатрии и патологии развития Школы медицины Дэвида Геффена.