Ученые из Индийского научного института разработали технологию управления квантовыми наносенсорами внутри живых клеток с помощью магнитных микроботов. Метод позволит измерять параметры внутриклеточной среды в реальном времени. Статья с описанием технологии опубликована в журнале Advanced Functional Materials.
Ученые впервые смогли успешно и целенаправленно перемещать сложнейшие измерительные приборы внутри биологических клеток, используя дистанционно управляемых микророботов.
Главная трудность подобных исследований заключается в физических свойствах внутриклеточной среды. Цитоплазма представляет собой мягкую, но крайне вязкую субстанцию. Крошечные квантовые сенсоры размером в несколько нанометров застревают в этой густой массе, что делает сбор пространственных данных практически невозможным.
Чтобы преодолеть высокое гидродинамическое сопротивление, исследователи решили не ждать случайного столкновения датчика с нужной молекулой, а активно буксировать его. Для этого крошечный квантовый сенсор на основе наноалмаза был прочно соединен с мощным магнитным микроботом.
Самой сложной инженерной задачей стало объединение двух компонентов таким образом, чтобы они не мешали работе друг друга. Сильное магнитное поле железной головки двигателя могло легко исказить показания чувствительного алмаза. Проблема была решена путем точного позиционирования: сенсор закрепили на расстоянии ровно одного микрона от мотора.
Созданная мобильная система позволяет проводить минимально инвазивные исследования на микроуровне. Теперь ученые могут свободно перемещаться по клетке и в реальном времени измерять локальную вязкость, температуру, а также фиксировать присутствие активных форм кислорода, которые играют ключевую роль в процессах старения и развитии опухолей.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в России создали светящиеся кристаллы для медицинских исследований.
