Исследователи из США разработали новый метод, позволяющий заглянуть внутрь живой клетки – в качестве крошечного многофункционального эндоскопа они использовали углеродные нанотрубки.

Исследователи утверждают, что такой наноразмерный эндоскоп позволяет проводить параллельное изучение целого ряда процессов, протекающих в живой клетке, при этом не повреждая ее. Новый подход может оказаться полезным, как для фундаментального исследования внутриклеточных процессов, так и для разработки новых лекарственных препаратов.

Рис. 1. Многостенные углеродные нанотрубки
прикреплены к кончику стеклянной пипетки,
которая покрыта непроводящим
эпоксидным полимером снаружи
и проводящим – изнутри.
На врезке – полученное с помощью
сканирующего электронного микроскопа
изображение эндоскопа, изготовленного
из углеродной нанотрубки длиной 100 нм.
(Рисунок из Nature Nano., 2010,
DOI: 10.1038/nnano.2010.241).

Существующие методы изучения клеток, такие как стеклянные микропипетки и наноиглы, часто плохо удерживают в себе жидкость и могут повредить клетку. Для изучения процессов, протекающих внутри клетки, часто используют молекулы – флуоресцентные маркеры, однако с их помощью не удается изучать сразу несколько параллельно протекающих процессов.

Исследователям из Университета Дрекселя (Филадельфия) удалось найти решение всех проблем, связанных с изучением клетки. Исследоватери разработали наноразмерный «эндоскоп», которые изготавливаются из углеродных нанотрубок, прикрепленных к стандартной микропипетке из стекла. Как отмечает один из авторов исследования, Гэри Фридман (Gary Friedman) новое решение во многом напоминает эндоскоп, который используется врачами для малоинвазивного изучения человеческого организма, однако такой «эндоскоп», разработанный исследователями из Филадельфии, конечно же, во много раз меньше.

Исследователи получили клеточные эндоскопы, разместив углеродные нанотрубки на кончике стеклянной пипетки с помощью метода потока, нанотрубки, попавшие на кончик пипетки, закрепляли там с помощью эпоксидных полимеров. Заполнение углеродной нанотрубки наночастицами оксида железа (Fe₃O₄) магнитные свойства которых позволяли осуществлять точный контроль пробы на основе углеродной нанотрубки. Результаты исследования показывают, что новые зонды позволяют одновременно наблюдать протекающие внутри клетки процессы, при этом повреждение, которое наносит мембране клетки существенно меньшие повреждения, чем стеклянные микропипетки.

Дэцзянь Чжоу (Dejian Zhou), специалист по функциональным наноматериалам из Университета Лидса отмечает, что новые зонды для изучения клеток являются новым этапом многофункциональной внутриклеточной диагностики, которая может заглянуть вглубь клетки, оперировать органеллами клетки, а также с высоким разрешением проводить оптическую и электрохимическую диагностику на уровне одной органеллы клетки. Он добавляет, что одно из главных преимуществ новой системы – цилиндическая форма зонда, которая позволяет осуществлять глубокое проникновение в клетку, при этом не вызывая ее разрушение.

Фридман подчёркивает, что эндоскопы на основе углеродных нанотрубок могут применяться в том случае, если целью исследования является параллельное изучение отклика клетки на различные внешние раздражители или введение в них определенных реагентов. Новая методика может оказаться полезной для определения взаимодействия между различных биологически активных веществ, такие взаимодействия весьма важны для разработки новых лекарственных препаратов.