Американские исследователи разработали «акустический пинцет», который позволяет неинвазивно, бесконтактно и без использования химических меток создавать из живых клеток трехмерные конструкции. Отчет об их работе опубликован в Proceedingsof the National Academy of Sciences.

Пинцет, созданный сотрудниками Массачусетского технологического института, университетов штата Пенсильвания и Карнеги Мелон способен перемещать отдельные клетки и составлять из них искусственные ткани. По словам президента Университета Карнеги Мелон Субры Суреша (Subra Suresh), созданный с его участием прибор может найти применение в регенеративной медицине, нейробиологии, тканевой инженерии и исследованиях метастазирования рака.

Акустическая волна, формирующая узел захвата. Иллюстрация: Tony Jun Huang, Penn State

В качестве захватов пинцета используются стоячие поверхностные акустические волны (СПАВ). Их генерируют с помощью подложки из пьезоэлектрика и двух взаимно перпендикулярных пар встречно-гребенчатых преобразователей. Такая волна способна удерживать отдельные клетки. Изменяя фазу отдельных пар преобразователей,можно с высокой точностью перемещать клетки в горизонтальной плоскости,а изменяя амплитуду звука — по вертикали.

Схема устройства: пьезоэлектрическая подложка и две пары преобразователей. Иллюстрация: Feng Guo et al., PNAS, 2016

Исследователи отмечают, что поскольку фаза и амплитуда — легко управляемые параметры,точность перемещения клетки ограничена только разрешающей способностью оборудования. В эксперименте ученые располагали фибробласты мыши на заданных позициях с точностью до микрометра по горизонтали и двух микрометров по вертикали. Перемещать 10-микрометровую частицу удавалось со средней скоростью2,5 микрометра в секунду.

В настоящее время для печати тканей используют трехмерные принтеры, которые конструктивно мало отличаются от струйных. Когда живые клетки вылетают из сопла принтера, резкий перепад давления разрывает больше половины из них. Акустический захват не повреждает клетки, поэтому имеет большие перспективы для использования в биопечати. Недавно был создан двухмерный акустический пинцет, а сейчас удалось сконструировать трехмерный.

Автор: Олег Лищук