Gli scienziati hanno trovato un modo per “tatuare” le cellule viventi con l’oro: ScienceAlert

Potrebbe sembrare la soluzione perfetta, ma la nuova tecnica di tatuare l’oro sui tessuti viventi è un passo avanti verso l’integrazione delle cellule umane con dispositivi elettronici.

Facendo affidamento su una tecnica di produzione chiamata nanolitografia, gli scienziati hanno stampato un embrione di topo vivo Fibroblasti Con motivi di punti dorati e nanofili. Dicono che questo è un primo passo importante verso l’aggiunta di circuiti più complessi.

E non è solo perché i cyborg sono fantastici. E secondo gli scienziati che l’hanno sviluppata, guidati dall’ingegnere David Gracias della Johns Hopkins University, questa tecnologia potrebbe avere applicazioni sanitarie sorprendenti.

I fibroblasti dei topi sono “tatuati” con nanopunti d’oro. (Kwok et al., nanoluce.2023)

“Se immaginate dove andrà a finire tutto questo in futuro, vorremmo disporre di sensori per monitorare e controllare a distanza lo stato delle singole cellule e l’ambiente attorno a tali cellule in tempo reale”. dice Gracias.

“Se avessimo tecniche per monitorare la salute delle cellule isolate, forse potremmo diagnosticare e curare le malattie molto prima e non aspettare che l’intero organo venga danneggiato.”

Gli ingegneri stanno cercando da tempo un modo per integrare l’elettronica con la biologia umana, ma ci sono ostacoli significativi lungo il percorso. Uno degli ostacoli maggiori è l’incompatibilità dei tessuti viventi con le tecniche di produzione utilizzate in elettronica.

Sebbene esistano modi per rendere le cose piccole e flessibili, spesso utilizzano prodotti chimici aggressivi, alte temperature o aspirapolvere che distruggono i tessuti viventi o materiali morbidi a base d’acqua.

Aderiva una serie di nanofili d’oro ex vivo Cervello di ratto. (Kwok et al., nanoluce.2023)

Gracias e il suo team hanno sviluppato la loro tecnica Nanolitografia Il che è proprio quello che sembra: usare un timbro per stampare motivi su scala nanometrica sul materiale. Qui il materiale è l’oro, ma questo è solo il primo passo del processo. Una volta realizzato il modello, questo deve essere trasferito e fissato al tessuto vivente.

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I ricercatori hanno prima stampato l’oro su scala nanometrica su un wafer di silicio rivestito polimero. Successivamente, il polimero veniva fuso in modo che il disegno potesse essere trasferito su sottili pellicole di vetro, dove veniva trattato con un composto biologico chiamato cistaminae rivestito in idrogel.

Quindi il modello è stato rimosso dal vetro e lavorato gelatinaprima di essere trasferito su un fibroblasto. Infine, l’idrogel è stato sciolto. La cistamina e la gelatina hanno contribuito a legare l’oro alla cellula, dove è rimasto e si è spostato con la cellula per le successive 16 ore.

Hanno usato la stessa tecnica per attaccarvi matrici di nanofili d’oro ex vivo cervelli di ratto. Ma dicono che i fibroblasti rappresentano la scoperta più entusiasmante.

Diagramma che mostra il processo di trasporto nella cellula. (Kwok et al., nanoluce., 2023)

“Abbiamo dimostrato che possiamo attaccare nanomodelli complessi alle cellule viventi, garantendo al tempo stesso che la cellula non muoia.” dice Gracias.

“È una scoperta molto importante che le cellule possano vivere e muoversi con i tatuaggi perché spesso c’è un’enorme incompatibilità tra le cellule viventi e i metodi utilizzati dagli ingegneri per produrre l’elettronica.”

Poiché la nanolitografia è relativamente semplice ed economica, questo lavoro rappresenta una via da seguire nello sviluppo di dispositivi elettronici più complessi come elettrodi, antenne e circuiti, da integrare non solo con i tessuti viventi, ma anche con idrogel E altri materiali morbidi che non sono compatibili con metodi di produzione difficili.

“Anticipiamo questo processo di nanopatterning, insieme a diverse classi di materiali e tecniche di microfabbricazione standard come la fotolitografia e la litografia a fascio di elettroni.” scrivono i ricercatori“Aprire opportunità per lo sviluppo di nuovi substrati di colture cellulari, biomateriali ibridi, dispositivi elettronici e biosensori.”

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La ricerca è stata pubblicata in Nanolettere.

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