Новое устройство играет живыми клетками в пинг-понг

Эта картинка кому-то может напомнить о заре видеоигр и старых игровых автоматах, но на деле перед нами миниатюрный чип, а «мячики» – живые клетки (кадр New Scientist).

Оригинальная система удержания и контроля за движением клеток во время работы напоминает старую видеоигру в «плоский» пинг-понг (Pong), однако предназначена она вовсе не для развлечения. О ярком достижении сообщила группа учёных, которой руководит Пэйюй Чиоу (Pei-Yu Chiou) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Новый миниатюрный прибор представляет собой пластину, прикрытую стеклом, со свободным пространством между ними, в котором плавают микроскопические частицы, подлежащие изучению, например — живые клетки.

При помощи лазера на поверхности устройства формируются любые подвижные рисунки, которые служат виртуальными «стенками», удерживающими клетки в заданных позициях или перемещающими «подопечных» между ними. Однако свет действует на клетки вовсе не напрямую, и в этом — красота изобретения Чиоу и его команды.

Пэйюй Чиоу возглавляет университетскую лабораторию оптоэлектроники и биожидкостей (Optoelectronic Biofluidic Laboratory), специализирующуюся на микроустройствах, совмещающих оптические, магнитные и электрические компоненты (фото UCLA).

Лазерные системы удержания микрообъектов давно известны, но они не годятся для биологических исследований. Дело в том, что для надёжного манипулирования крошечными телами необходимы очень яркие лучи с потоком энергии в мегаватт на квадратный сантиметр. А они рискуют просто сжечь клетки.

Другой способ манипуляции живыми объектами — электрические поля — более нежный, но точность оставляет желать лучшего. Потому исследователи из США решили построить более удачную версию «суперпинцета».

Новая «чашка Петри в стиле хай-тек» является комбинацией обоих принципов, давшей учёным новые возможности. Дно этой «чашки» покрыто сеткой из фотодетекторов, а над каждой такой ячейкой размещены два полупрозрачных электрода — один внизу, а один сверху.

Упрощённая схема прибора и примеры световых рисунков, гоняющих клетки как мячики для пинг-понга (иллюстрация Hsan-yin Hsu et al.).

Когда свет попадает на детектор, к электродам подключается внешний источник напряжения. Именно электрическое поле и сдвигает живые клетки, а не сам лазер, мощность которого может быть мала и не тревожит «подопытных».

Зато лазером можно нарисовать в пределах «чашки» разнообразные линии и круги, заставляя клетки перемещаться под давлением этих «световых стен». Причём устройство позволяет легко разделять и соединять в группы единичные клетки и управлять движением каждой из них по отдельности — за это отвечает как раз малый шаг «пикселей».

Эта система пригодится для биологических исследований, в том числе тех, где требуется проводить длительную культивацию клеток в контролируемых условиях, — полагают авторы прибора. Детали своей разработки учёные представили в статье в журнале Lab on a Chip.

Читайте также о новейшем акустическом пинцете и микромоторах из бактерий.



Учёные предлагают вдыхать стволовые клетки через нос

15 сентября 2009

Биологи нашли объяснение универсальному запаху смерти

14 сентября 2009

Учёные провели опыты по левитации мышей

10 сентября 2009

Теория игр подсказала биологам пути атаки на рак

9 сентября 2009

Биологи застали синиц за поеданием летучих мышей

9 сентября 2009