Немецкие ученые разработали микроструйные двигатели, называемые микроботами, способные транспортировать в любое нужное место находящиеся в жидкости клетки.

Управление наномашинами для транспортировки биологических веществ по организму считается сложнейшей задачей. Самюэль Санчес (Samuel Sanchez) из Института интегративных нанонаук (Institute for Integrative Nanosciences) в Дрездене и его коллеги доказали, что доставить микробот к определенной клетке внутри организма, забрать эту клетку из точки А и транспортировать в точку В вполне возможно с помощью магнитного поля.

В помощью магнита микроботы могут подойти к
определенным клеткам, забрать их из точки
А и транспортировать в точку В.
(rsc.org)

Вдохновленные самой матерью-природой, ученые взяли за образец существующие биологические моторные белки: жгутики – поверхностные структуры определенных клеток представляющие собой цитоплазматические выросты, позволяющие клеткам самостоятельно перемещаться в жидкости, и кинезин, более сложный моторный белок, обнаруженный в эукариотических клетках, который помогает клеточному делению во время митоза и мейоза. Оба белка получают энергию из химического топлива и преобразуют ее в механическую.

Группа Санчеса смогла транспортировать находящиеся в жидкости разнообразные микрообъекты, такие как коллоидные микрочастицы и металлические нанопластины. Они также снизили токсичность пероксидного топлива с помощью фермента каталазы, разрушающего пероксид и выделяющего пузырьки кислорода, которые и приводят в движение микроботы.

«Следующим шагом было продемонстрировать, что наши микроботы могут транспортировать биологические вещества, такие как клетки», – объясняет Санчес.

Для этого ученые сделали маленькие механизмы из полых трубок, покрытых с внутренней стороны тонким слоем платины. Они обнаружили, что такие машины автономно перемещаются в растворе пероксида под контролем извне маленького магнита, управляемого джойстиком. Микроботы можно было направить к находящимся в растворе клеткам, где они всасывали их в трубки и таким образом транспортировали в нужное место. Высвобождение клеток из трубок происходило при быстрой смене направления магнитного поля.

«Беспрецедентная разработка группы Санчеса открывает новые возможности в важнейших областях биомедицины и биоинженерии», – комментирует достижение немецких ученых Мартин Пумера (Martin Pumera), специалист в области нанотехнологий и микрофлюидики из Наньянского технологического университета (Nanyang Technological University), Сингапур. «Мечта действительно становится реальностью».

Находящиеся в жидкости автономные микроструйные двигатели (микроботы) могут транспортировать различные клетки к определенному месту. Движение микроботов управляется извне магнитным полем, что позволяет избирательно загружать, транспортировать и высвобождать клетки. (rsc.org)

Санчес и его коллеги надеются, что в будущем их микроботы будут способны выполнять фантастические задания в живом организме.

«Я бы хотел увидеть наши микроботы плавающими по организмам животных и доставляющими лекарства в нужные места, например, непосредственно к раковым клеткам, или заменяющими больные клетки здоровыми», – говорит ученый.

Аннотация к статье: Controlled manipulation of multiple cells using catalytic microbots