Kiselplattor framgångsrikt implanterade i levande mänskliga celler

Anonim

Kiselplattor framgångsrikt implanterade i levande mänskliga celler

Vetenskap

Tannith Cattermole

22 mars 2010

Fäst inte dina dörrar i rädsla för cyborgs och hybrid mänskliga robotar ännu (Originalbild - Flickr / Gundampilotspaz / CC BY-SA 2.0

Forskare har börjat integrera elektronik i biologi, men bultar inte dörrarna i rädsla för cyborgs och hybridmänniska-robotar än! Forskare från Instituto de Microelectrónica de Barcelona IMB-CNM (CSIC) har funnit ett sätt att implantera små kiselchips i levande celler och använda dem som intracellulära sensorer. Denna bio-nanotekniska utveckling kan berätta mycket för hur våra celler arbetar på nanostad och har omfattande konsekvenser för tidig upptäckt av sjukdomar och nya cellulära reparationsmekanismer.

CMOS eller kompletterande metalloxid-halvledare är en teknik för konstruktion av integrerade kretsar, även känd som IC, mikrokrets, mikrochip, kiselchip eller chips. Dessa är miniatyriserade elektroniska kretsar som har tillverkats i ytan av ett tunt substrat av halvledarmaterial och används i nästan all elektronisk utrustning idag. En typisk mänsklig cell är storleken på ca 10 kvadratmikrometer och med transistorer storleken på nanometer kan hundratals dagens minsta transistor passa inuti en enda cell. Det var därför bara en fråga om tid innan forskare började koppla in nanoelektroniska komponenter med levande celler.

Teamet i Micro and Nanosystems Department vid IMB-CNM (CSIC) började med att tillverka olika partier av polysilikonflis, ett typiskt halvledarmaterial och välja de mest lämpliga typerna med sidodimensioner på 1, 5-3μm och med en tjocklek av 0, 5 μm före implantera dem i levande celler som tas från Dictyostelium discoideum och humana HeLa-celler. Preliminära försök som inkuberade HeLa-cellerna med polysilikonchips gav låga utbyten av interna intracellulära marker (ICC) så att de använde lipofektion (inkapsling av material i en lipidvesikel kallad en liposom) för att erhålla högre hastigheter av ICC-innehållande celler. Efter införandet övervakade forskarna sedan cellerna för att se till att de var levande och friska. De fann att över 90% av HeLa-cellpopulationen var livskraftig sju dagar efter lipofektion.

Efter att ha visat att kiselchips som är mindre än celler kan produceras, samlas in och internaliseras i levande celler genom olika tekniker (lipofektion, fagocytos eller mikroinjektion), fortsatte de vidare för att visa teknikens mångsidighet genom att studera integrationen av olika material i en singelchip och deras 3D-nanostruktureringsförmåga och använda andra vanliga mikroelektroniktekniker, såsom FIB-fräsning.

Mest signifikant men de ville bevisa att kiselchips kan användas som intracellulära sensorer. "Today 's mikro- och nanoelektroniska processer skulle redan tillåta oss att producera komplexa tredimensionella mikroskala strukturer som sensorer och manöverdon, " sa Plaza. "Komplexa strukturer, mindre än celler, kan massproduceras med nanometer precision i form och dimensioner redan. Vidare kan många olika material (halvledare, metaller och isolatorer) mönstras på kiselchipet med noggranna dimensioner och geometrier. "

De huvudsakliga användningarna av framtida intracellulära marker kommer att vara undersökningen av enskilda celler. Tekniken kan betydligt bidra till tidig upptäckt av sjukdomar och nya mekaniska reparationsmekanismer.

Teamet publicerade sina fynd "Intracellular Silicon Chips in Living Cells " i en nyligen publicerad version av Small.

Via Nanowerk.

Fäst inte dina dörrar i rädsla för cyborgs och hybrid mänskliga robotar ännu (Originalbild - Flickr / Gundampilotspaz / CC BY-SA 2.0