Пьезоэлектрические микрочастицы способны преобразовывать механическое воздействие в локализованные электрические сигналы и регулировать клеточную активность без необходимости в проводах и прямом контакте
Наука и космос025 минут назад
Исследователи из Барселоны создали микроструктуры, позволяющие воздействовать на отдельные клетки с использованием ультразвука и локального электрического поля. Устройство функционирует без проводов и непосредственно внутри тканей, преобразуя механическое воздействие в электрический сигнал рядом с клеткой.
Эта работа была выполнена в Universitat Autònoma de Barcelona и IMB-CNM-CSIC. Результаты были опубликованы в журнале Small.
Основу технологии составляют частицы размером в десятки микрометров, что сопоставимо с размером клетки или чуть больше. Внутри них содержится оксид цинка, материал с пьезоэлектрическим эффектом: при механическом воздействии он создает электрическое поле.
В качестве источника воздействия используется ультразвук — акустические волны высокой частоты, которые способны проходить через биологические ткани и уже применяются в медицинской диагностике. Когда такие волны воздействуют на частицы, они формируют локальные электрические сигналы непосредственно вблизи клеточной мембраны.
Клетка реагирует на это посредством стандартных биохимических механизмов. Одним из основных является изменение концентрации ионов кальция внутри клетки. Этот сигнал инициирует процессы клеточной активности, включая изменение состояния и деление.
В ходе экспериментов использовались клетки костной ткани (линия Saos-2), которые подходят для подобных исследований благодаря своей высокой чувствительности к электрическим сигналам. При оптимальных условиях ультразвука удалось активировать до 58% клеток в образце.
Уникальная особенность метода заключается в том, что воздействие не требует электродов или прямого контакта. Ультразвук проникает через ткань, а сами частицы создают локальный электрический сигнал только в той области, где они находятся.
Авторы подчеркивают, что такие структуры можно производить методами микроэлектроники, а их характеристики позволяют потенциально масштабировать технологию для практических медицинских задач, связанных с точечной стимуляцией тканей.
Darth SaharaИсточники:phys.orgНаука и космос0БиомедицинаБиоэлектроникаУльтразвукКлеточная биологияНаногенераторыПьезоэлектрические материалыКлеточная стимуляция25 минут назад
Источник