Ученым из США удалось впервые проткнуть живую клетку нанотрубкой без ее гибели и доставить в клеточную цитоплазму «полезный груз».

Как сообщает PhysOrg, для того, чтобы изучить процессы, проходящие внутри клеточной цитоплазмы или в органеллах необходим специальный инструмент, позволяющий проникать внутрь клеток без существенного повреждения мембраны.

Наиболее подходящими на роль «иголки» в наноразмерном диапазоне являются углеродные нанотрубки. Они имеют характерную игловидную форму и достаточно гибки и жестки, чтобы проткнуть мембрану. Однако самое главное то, что с их помощью можно доставлять внутрь клетки лекарства и фрагменты ДНК.

Ученые Синг Чен (Xing Chen), Андракс Кис (Andrax Kis), Алекс Зеттл (Alex Zettl) и Каролина Берточчи (Carolyn Bertozzi) из Калифорнийского Университета (University of California) и Национальной Лаборатории Беркли (Berkeley National Laboratory) представили «микро-иголку» на основе углеродной нанотрубки, способную протыкать клеточную мембрану без ее повреждения даже при повторной «инъекции» через полчаса.

Предыдущие методы «протыкания» мембраны углеродными нанотрубками приводили к гибели клетки через несколько секунд после проникновения нанотрубки внутрь клетки.

Рис. 1. Наноигла, с нанесенными квантовыми точками, покрытыми стрептавидином. Флуоресценция квантовых точек внутри клетки.

Как говорят ученые, им впервые удалось создать инструмент с точным пространственным позиционированием, способный доставлять внутрь клетки дозированные порции различных молекул и отрезков ДНК.

Нанотрубки безболезненно проникают внутрь клеточной мембраны благодаря малому диаметру. Так, например, отверстие в клеточной мембране, оставленное нанотрубкой диаметром 1 нанометр, достаточно быстро затягивается благодаря липидной диффузии – пассивного перемещения молекул мембраны.

Установка исследователей состоит из зонда атомно-силового микроскопа, к которому прикреплена многослойная углеродная нанотрубка. Сам же атомно-силовой микроскоп управляет иголкой с нанометровым разрешением.В эксперименте, который продемонстрировали ученые, груз, который нанотрубка-игла должна была доставить внутрь клетки, состоял из флуоресцентных квантовых точек.

Целью наноиглы была культура HeLa – раковых клеток эпителия человека. После успешного позиционирования иглы (на это ушло около 30 минут) и последующей инъекции квантовых точек, ученые могли наблюдать кластеры квантовых точек размером от 50 до 100 нанометров внутри клетки.

Как говорят ученые, доставка генов и молекул РНК внутрь клетки – одно из потенциальных применений нового инструмента. Наноигла также позволит больше узнать о внутриклеточных процессах.