Словеские ученые смогли создать трехмерную модель слона и нанести узоры, напоминающие штрихкоды, непосредственно в живые клетки, при этом не модифицируя их генетический материал. До этого момента подобное считалось нереальным.
трехмерная печать находит широкое применение в различных областях науки и промышленности. Так, при помощи специализированных устройств возможно создание органы для трансплантации, продукты питания и детали для космических кораблей.
Сотрудники Института Йожефа Стефана, расположенного в Словении, создали методику 3D-печати объектов непосредственно внутри клеток живых существ. Подробное описание этой разработки представлено в научной статье появилась в научном журнале Advanced Materials.
Изначально в ячейку добавляли небольшое количество фоторезиста — жидкого полимера, чувствительного к свету и способного затвердевать под воздействием лазера. Тем не менее, подобные материалы зачастую обладают токсичными свойствами, а клеточная мембрана (тонкая эластичная оболочка) может быть повреждена в процессе введения, поскольку полимеризация происходит во всех областях, подвергшихся воздействию излучения.
Для предотвращения указанных трудностей, в своей работе авторы предпочли биосовместимый и малотоксичный материал, а также применили метод двухфотонной полимеризации, который обеспечивает затвердевание фоторезиста исключительно при одновременном воздействии двух лучей. Благодаря этому стало возможным постепенное формирование структуры внутри клетки: исследователи слой за слоем, сверху вниз, с помощью лазера создавали нужный контур, не затрагивая при этом остальные клеточные компоненты.
После завершения процесса печати остатки фоторезиста удалялись растворителем, и внутри клетки оставался только сформированный объект. Благодаря этому ученым удалось создать трехмерную фигурку слона высотой 10 микрометров и узоры, визуально схожие со штрихкодом. Примерно половина клеток перенесла манипуляцию, и некоторые из них продолжили деление, передавая напечатанный объект одной из дочерних клеток.
В дальнейшем авторы статьи намерены усовершенствовать разработанную технологию, в особенности повысить выживаемость клеток после печати. Исследователи полагают, что для достижения этой цели можно использовать водорастворимый фоторезист на основе гидрогеля, который благодаря своей способности проникать внутрь клетки позволит создавать более крупные и сложные структуры в любом ее участке.
Использование 3D-печати внутри клеток открывает возможности для адресной доставки лекарственных средств, создания внутриклеточных маркеров, необходимых для медицинских исследований, а также для изучения взаимодействия клеток и искусственных структур. Эта технология также может стимулировать прогресс в области клеточной терапии.