Ученые научились «рисовать» на живых клетках, не повреждая их

Рисовать на клетках, как будто это холст — да еще и не повредить их? Звучит как безумная идея для биологической тату-студии, но ученые из США воплотили ее в жизнь: с помощью льда, этанола и электронных лучей они создали способ наносить узоры на живые структуры — тонко, точно и без потерь.

Метод ледяной литографии с использованием этанола — единственный в своем роде в Северной Америке и один из трех в мире

Источник: Unsplash

В журнале Nano Letters опубликовано исследование ученых из Университета Миссури, в котором представлена уникальная технология — ледяная литография. В этом методе для создания узоров на хрупких биологических поверхностях используется замороженный этанол и электронные лучи. Такой подход позволяет обрабатывать деликатные материалы, не повреждая их, что было невозможно при классической литографии.

Традиционные методы литографии, применяемые в микроэлектронике, включают жидкие растворы, которые легко разрушают структуры вроде биологических мембран. Исследователи из Mizzou нашли способ обойти это ограничение. Вместо воды они использовали пары этанола, которые при охлаждении до −150°C мгновенно замерзают, образуя ровный защитный слой на биообразце.

Лабораторное оборудование, использованное в эксперименте

Источник: University of Missouri

Этот слой служит временным «холстом». Сфокусированный электронный луч рисует по нему узоры, а затем поверхность медленно нагревают. Неразрушенные участки льда сублимируются, то есть испаряются, а структура остается на поверхности.

Для проверки метода команда выбрала Halobacterium salinarum — микроорганизм, производящий фиолетовый белок, превращающий солнечный свет в энергию. Мембрана этих микробов крайне чувствительна, но с помощью нового подхода ученым удалось нанести на нее узоры, не нарушив структуру. После завершения обработки толщина изменилась менее чем на один нанометр.

Такой успех открыл перспективы для создания биологических солнечных панелей и других биосенсоров. Комбинация замороженного этанола и электронного луча может применяться и в работе с углеродными нанотрубками, и с молекулярными структурами.

Литографическое нанесение рисунка на фиолетовую мембрану с использованием твердофазного конденсированного этанольного резиста

Источник: Nano Letters

Исследование стало результатом междисциплинарной работы — химики, физики, биологи и астрохимики объединили усилия. Один из важных результатов — обнаружение в процессе редкого химического соединения, кетена, которое может объяснить, как формируется стабильный узор в этом процессе.

Если идея наносить узоры на живых клетках кажется вам чем-то из области фантастики, то вы не одиноки. Но ученые уже не только «рисуют» на мембранах микробов, но и делают татуировки на крошечных животных — например, тихоходках. Об этом необычном эксперименте вы можете узнать в этой статье.