Исследователи из Принстона применили сплетение волокон, поддерживающих структуру живых клеток, для разработки нанотехнологической платформы. В конечном итоге новая разработка может привести к развитию мягкой робототехники, созданию новых лекарств и синтетических систем для высокоточного переноса биомолекул. В статье, опубликованной 17 января в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи продемонстрировали метод, который позволяет им точно контролировать рост биополимерных сетей, подобных тем, что составляют часть клеточного скелета. Они смогли построить эти сети на микрочипе, сформировав тип цепи, работающей с химическими, а не электрическими сигналами. Внутри клеток белки тубулина образуют длинные и невероятно тонкие стержни, называемые микротрубочками. Сети микротрубочек, подобно корням деревьев, разрастаются в разветвленные системы, образующие основной элемент цитоскелета, который придает клеткам форму и позволяет им делиться. Кроме того, что микротрубочки помогают поддерживать форму клетки, они также работают как молекулярная железная дорога. Специализированные белки-двигатели переносят молекулярные грузы по филаментам микротрубочек. Небольшие изменения в молекулярном составе микротрубочек действуют как указатели, корректирующие курс химических носителей, отправляя молекулярные грузы по назначению. В Принстоне вопросы об этих внутриклеточных сетях привели к сотрудничеству Сабины Петри, доцента кафедры молекулярной биологии, и Говарда Стоуна, профессора механической и аэрокосмической инженерии, специализирующегося на механике жидкостей.
В нервной системе сети микротрубочек работают как структуры, соединяющие нервные клетки, и как средство передачи химических сигналов, вызывающих ощущения. По словам Заферани, ученые все еще работают над пониманием элементов роста и химических свойств микротрубочек. Но, по его словам, исследовательская группа хотела узнать, смогут ли они использовать эти сети для практического применения.
Вместе с соисследователем Рюнджуном Сонгом Заферани работал над созданием системы контроля роста микротрубочек в чистых лабораториях Принстонского института материалов. Используя специализированное оборудование для микро/нанофабрикации и микрофлюидики, исследователи точно контролировали рост ветвей микротрубочек. Они могли регулировать угол и направление роста и смогли создать микроструктуры, в которых направление роста микротрубочек регулировалось. По словам Заферани, Институт материалов предлагает уникальное сочетание оборудования и опыта, которое трудно найти В дальнейшем исследователи планируют направлять химические грузы вдоль ветвей микротрубочек. Цель — создать управляемую химическую транспортную систему. В рамках смежной работы они также изучают возможность использования сетей микротрубочек в качестве инструментов, подобных микропинцетам, которые оказывают физическое воздействие на невероятно крошечные объекты. Исследовательская группа Петри давно сотрудничает со Стоуном, профессором механической и аэрокосмической инженерии Дональдом Р. Диксоном '69 и Элизабет В. Диксон, на стыке биологии и гидродинамики. В 2021 году они получили грант от Принстонского фонда трансформирующихся технологий Эрика и Венди Шмидт. Они наняли Сонга, инженера-механика, который в своей аспирантуре занимался микрофлюидикой, и Заферани, биофизика, изучавшего сигналы, которые помогают сперматозоидам млекопитающих двигаться к яйцеклетке. Стоун, который часто сотрудничает с коллегами из инженерных и естественных наук, говорит, что смешение знаний из разных дисциплин часто приводит к замечательным результатам.
25.01.2024 |
Хайтек
Неоднородная мягкость тел позволяет создавать более мягкие аморфные материалы | |
Ученые из Токийского столичного университ... |
Созданы чернила для 3D-печати гибких устройств без механических соединений | |
Для инженеров, работающих над мягкой робо... |
Инструмент прогнозирования ускорит исследования в области сверхпроводников | |
Функциональность многих современных передовых ... |
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом | |
С помощью большой языковой модели инженеры Мас... |
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка | |
Слабые флуктуации в сверхпроводимости, яв... |
Роняйте на здоровье. Разработан материал для электроники с адаптивной прочностью | |
Неприятности случаются каждый день, и есл... |
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов | |
Органическая электроника — область,... |
Печатный полимер позволяет изучить хиральность и спины при комнатной температуре | |
Печатаемый органический полимер, который при&n... |
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах | |
Исследовательская группа, работающая в UN... |
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе | |
Исследователи из Стэнфорда приблизились к... |
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий | |
Когда речь заходит о сверхпроводящих куби... |
Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний | |
Ученые из Университета Падерборна примени... |
Физики впервые услышали звуки "схлопывания" тепла в сверхтекучей жидкости | |
В большинстве материалов тепло предпочитает ра... |
Nature Communications: Ученые придумали, как защитить золотые катализаторы | |
Впервые исследователи, в том числе и... |
Nature Photonics: Поставлен рекорд эффективности первоскитовых светодиодов | |
Используя простой метод solvent sieve, исследо... |
Создан новый сверхпроводник из иридия, циркония и платины с хиральной структурой | |
Исследователи из Токийского университета ... |
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов | |
Исследователи из Калифорнийского универси... |
В Японии робота с живыми мышцами научили ходить под водой — на суше он высохнет | |
Исследователи из Токийского университета ... |
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути | |
Исследователи из Принстона применили спле... |
Создано доступное и экологичное решение для плоских дисплеев и носимой техники | |
Исследовательская группа под руководством... |
Разработан экологичный способ производства проводящих чернил для электроники | |
Исследователи из Университета Линчепинга,... |
AFM: Ученые разрабатывают технологию интеграции искусственных нейронных сетей | |
С появлением таких новых отраслей, как ис... |
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ | |
Ученые из Томского политехнического униве... |
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света | |
В основе глобальной интернет-связи лежит оптич... |
Создан новый держатель образцов для измерения температур в сверхмалом диапазоне | |
Группа специалистов из Helmholtz-Zentrum ... |
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения | |
Мемристорные устройства представляют собой кат... |
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников | |
Замещающее легирование чужеродными элементами ... |
eLight: Разработан подход для создания сверхчувствительных сенсоров | |
Датчики — важнейшие инструменты для... |
Монополи фазы Берри применили для создания высокотемпературных спинтроников | |
Спинтроники — это электронные ... |
Создан новый подход для разработки новых оптических устройств для биомедицины | |
Интегрированные сети распределения, обработки ... |