Ученые впервые смогли запустить в живой клетке крошечные управляемые наномоторы. В будущем эта технология нанороботов поможет проводить внутриклеточные операции.

Команде химиков и инженеров из Университета штата Пенсильвания удалось разместить крошечные искусственные двигатели внутри живых человеческих клеток. Двигатели приводились в движение с помощью ультразвуковых волн, а направление движения задавалось с помощью магнита.

Наномоторы, разработанные в Университете штата Пенсильвания, – это крохотные частицы, похожие по форме на ракету. «Микроракеты» имеют длину около 3 нм и представляют собой цилиндр, одна половинка которого сделана из золота, а вторая – из рутения. Под воздействием ультразвука наномоторы начинают вибрировать, вращаться вокруг продольной оси и могут передвигаться внутри живой клетки. Направление движения при этом задается с помощью магнитного поля.

Изображение живой клетки, сделанное с помощью оптического микроскопа. В клетке видны несколько наномоторов. Стрелки указывают на направление движения наномоторов и их вращения вокруг продольной оси под воздействием ультразвука. Слева внизу – изображение, сделанное с помощью электронного сканирующего микроскопа

В ходе экспериментов, ученые поместили наномоторы в человеческие клетки рака шейки матки, которые широко используются в научных исследованиях. Наномоторы легко перемещаются в жидкой среде внутри клетки, при этом низкая мощность ультразвука заставляет наномоторы двигаться очень медленно, оказывая минимальное воздействие на клетку.

При увеличении мощности ультразвука и, соответственно, скорости движения наномоторов, ученые наблюдали, как наномоторы сталкиваются с органеллами внутри клетки. При дальнейшем увеличении мощности наномоторы разрушали органеллы, перемешивая содержимое клетки, или прокалывали клеточную стенку.

Успешная демонстрация наномоторов дает надежду на скорое создание нанороботов, способных осуществлять высокоточное внутриклеточное хирургическое вмешательство. Подобная технология очень востребована, например нанороботы могли бы избирательно уничтожать раковые клетки в головном мозге, куда современная хирургия не может проникнуть. Нанороботы могут использоваться для лечения специфических болезней, например уничтожать клетки, пораженные вирусом герпеса. Также наномоторы могут адресно доставлять лекарства, стволовые клетки, исследовать клетки новым, механическим, способом, измеряя реакцию органелл на удары.

В настоящее время ученые из разных стран мира ведут успешную работу по созданию технологий, позволяющих «сбрасывать» молекулы различных веществ в определенные клетки, «цеплять» их на вирусы и бактерии, находить раковые клетки внутри живого организма. В сочетании с наномоторами, подобные технологии помогут медицине выйти на совершенно новый уровень. Управляемые нанороботы представляют собой новый способ решения множества медицинских проблем. Так, уничтожить рак очень сложно, ведь токсичная химиотерапия убивает и здоровые клетки организма. В свою очередь, нанороботы могли бы отыскать все раковые клетки и подвергнуть их химиотерапии, не вмешиваясь в жизнедеятельность соседних здоровых клеток. Кроме того, управляемые нанороботы могут применяться в совершенно новых областях, например при прокладке нейроинтерфейсов внутри живой ткани.