Новости химической науки > Микропинцет мощностью в насекомые силы

Исследователи из Японии разработали первое биогибридное микроустройство, способное работать на воздухе. Микропинцет (microtweezers), который приводится в действие мышечной ткани насекомого, может использоваться для оперирования отдельными клетками и другими хрупкими объектами, будучи инкорпорирован в микроэлектромеханические системы [microelectromechanical system (MEMS)].

Медуза-киборг, двигаться которую заставляют клетки сердца крысы представляет собой лишь малую часть биомеханических устройств, которые для того, чтобы приводить в действие собственные двигатели, используют клетки млекопитающих. Возможность использования клеток в таких небольшого размера устройствах обуславливается высокой энергетической эффективностью биомоторов и их способностью к самовосстановлению. Однако недостатком биогибридных устройств является то, что они не могут функционировать вне питательной клеточной среды. Исследователям из группы Кейсуке Морисимы (Keisuke Morishima) из Университета Осаки удалось использовать мышечную ткань насекомого для получения микропинцета, который может работать на открытом воздухе.

Исследователи из группы Морисимы собрали микропинцет из полидиметилсилоксана и клеток мышечной ткани, взятых у личинки мотылька и помещенных в небольшой объем питательной среды для клеток. Удачный дизайн капсулы с питательной средой основан на поверхностном натяжении, которое не дает питательной среде выливаться из резервуара, даже если он переворачивается вверх ногами.

Морисима отмечает, что полученные результаты позволяют говорить о возможности использования мышечной ткани насекомых и клеток этой ткани в качестве микродвижителей на сухой кремнийорганической подложке, входящей в состав микроэлектромеханической системы. Если замедлить скорость испарения питательной среды, например, с помощью нанесения на ее поверхность парафина, такой био-микропинцет сохраняет работоспособность в течение пяти дней.

Muscle fibres from the dorsal vessel act as microactuators in the microtweezers. (Рисунок из )

Суичи Такаяма (Shuichi Takayama), специалист по микрокапиллярным устройствам и нанотехнологии из Университета Мичигана отмечает, что несмотря на разнообразие движителей, управляющихся работой клеток мышечной ткани, новое устройство интересно тем, что оно способно работать в достаточно жестких для биомеханического устройства условиях. Он добавляет, что идея скомбинировать прочную и стабильную мышечную ткань насекомых с интеллектуальной упаковкой была очень хороша.

Исследователи из группы Морисимы надеются, что в перспективе им удастся расширить перечень устройств-киборгов за счет создания устройств, способных функционировать и в сухой и влажной среде.

Источник: Lab Chip, 2013, DOI: 10.1039/c3lc50490e

метки статьи: #биохимия, #молекулярная биология, #химия полимеров