Малък слон установява нова основа за 3D печат: вътре в клетките.
За първи път учените са отпечатали 3D обекти в живи клетки, включително слон с дължина 10 микрометра и малки „баркодове“, които биха могли да помогнат за проследяване на отделните клетки. Забележително е, че много от клетките са оцелели, за да разкажат историята, съобщават изследователи в статия, публикувана на 16 юни в arXiv.org.
„Удивително е да се види, че някои от клетките наистина оцеляват“, казва биофизикът Керстин Гьопфрих от университета в Хайделберг в Германия, която не е участвала в изследването. „Честно казано, не бих си помислила това. Ако ми бяхте казали, щях да кажа: „Не, никога.““
Изследователите са използвали техника, наречена двуфотонна полимеризация, при която течна смола, наречена фоторезист, се втвърдява, когато абсорбира два фотона от лазер едновременно. Светлината на лазера е достатъчно фокусирана, за да произведе този двоен удар само в малък обем. Това прави възможно създаването на невероятно детайлни микроструктури чрез промяна на местоположението на фокуса на лазера.
За да създадат структури вътре в клетката, физикът Матяж Хумар и колегите му инжектирали в клетките фоторезист. След това те отпечатали структурите на 3D принтер и оставили останалия фоторезист да се разтвори. Техниката е новаторска и вълнуваща, казва оптичният физик Малте Гатер от университета в Кьолн в Германия, който не е участвал в изследването. „А ето го и слонът вътре в клетката“, добавя той, „което, разбира се, е много хубав символ.“ Голямото се съдържа в малкото.
Учените вече са имплантирали дрънкулки в клетки чрез процеса на фагоцитоза, при който клетката поглъща чужд обект. Но само определени видове клетки са запалени поглъщатели. 3D печатът има предимството да работи и с други видове клетки.
Но пробождането на клетка и изпомпването на течност в нея е потенциално смъртоносно обида, особено защото много фоторезисти са токсични. За да увеличат шансовете си за оцеляване, Хумар и колегите му прегледали съществуващите фоторезисти, избирайки един по-подходящ за клетките. След 3D печат някои клетки оцелели, продължавайки необезпокоявано да си вършат работата. Някои дори претърпели клетъчно делене, разделяйки се на две и завещавайки 3D-отпечатано наследство на една от дъщерните клетки.
Дори и с предпазните мерки, много от клетките умряха в рамките на 24 часа. „Изглежда, че това е свързано просто с факта, че клетките не обичат да им се инжектират течности, а това е предпоставка за 3D печатането“, казва Гатър.
По-добрите фоторезисти или техники за инжектиране биха могли да подобрят процента на успех. А учените биха могли да елиминират напълно вредното инжектиране, като използват фоторезист, който може да преминава през клетъчните мембрани, казва Гьопфрих.
В допълнение към отпечатването на модели, подобни на баркодове, изследователите са отпечатали микролазер, друга възможност за етикетиране на клетки. Микролазерът се състои от малка сфера, която, когато е осветена, ограничава и усилва светлината, излъчвайки лазерна светлина. Фините вариации в размерите на сферите ще повлияят на излъчената светлина, което би могло да придаде на всяка клетка отличителен светлинен подпис. Микролазерите биха могли да се използват и за отчитане на условия в клетката, които биха променили излъчената светлина, казва Гатър, като например наличието на определени биомолекули, свързани с нейната повърхност.
Хумар и колегите му предлагат създаването на микролостове, пружини или бариери в клетките, за да се изучават силите в тях. Могат да се изработят малки структури, за да се изолират части от клетката и да се изследва тяхната функция.
Учените все още не са сигурни как ще бъде полезна техниката, но тя открива възможности, казва Гьопфрих. „Това е начин за взаимодействие с клетките, без да се модифицират генетично.“
