Исследователи в лаборатории Бостонского колледжа химии профессор Джон Т. Фуркас продемонстрировали изготовление микроскопических полимерных структур поверх человеческого волоса.
Фуркас в сотрудничестве с профессором физики Бостонского колледжа Майклом Дж. Нотоном и профессорами Мальвином К. Тейхом и Бахаа Э. А. Салехом с кафедры электротехники и вычислительной техники Бостонского университета использовал метод многофотонной абсорбционной фотополимеризации (МАФ), в котором полимер может быть нанесен в фокусную точку желаемого лазерного луча в виде трехмерной схемы.
Эта технология, также изучаемая другими группами по всему миру, позволяет создавать черты в 1000 раз меньшие, чем диаметр человеческого волоса.
Эти новые результаты впервые показывают, что MAФ может быть использован для неразрушающего изготовления структур на биоматериалах и указывают путь к применению MAФ при создании миниатюрных биоустройств, которые могут включать микроманипуляторы для клеток или даже отдельных белков или молекул ДНК.
Первоначальная цель исследования заключалась в том, чтобы продемонстрировать, что сложные и устойчивые структуры могут быть созданы с помощью MAФ с использованием недорогих и доступных материалов.
Чтобы продемонстрировать размеры объектов, которые могут быть созданы, исследователи изготовили структуры схожие с человеческим волосом. В ходе этих экспериментов обнаружили, что также возможно изготовление структур на самом волосе.
«Мы построили конструкцию поверх волос из материала, похожего на оргстекло", - сказал Фуркас. "Одна из самых захватывающих и неожиданных вещей в этом - то, что мы обнаружили, что можем сделать эту структуру на волосах, не навредив им. Это говорит о том, что мы могли бы сделать то же самое с другими биологическими материалами.
Можно было бы представить себе, например, создание устройств непосредственно на коже, кровеносных сосудах и даже живых клетках. Хотя эта идея в настоящее время находится в сфере научной фантастики, наши результаты представляют собой важный шаг в этом направлении».
"На уровне отдельных ячеек можно представить себе устройства, которые могут привязывать ячейки к поверхности или друг к другу, или которые позволяют доставлять в ячейку определенные химические вещества, или которые контролируют процессы внутри ячейки", - пояснил Фуркас.
"В более широком масштабе, если один и тот же тип конструкций может быть построен из биосовместимых материалов, можно представить себе применение, среди прочего, для доставки лекарств и медицинского мониторинга".
Трехмерные структуры, созданные с помощью этой технологии, также имеют потенциал для использования в других миниатюрных устройствах, таких как аппаратура оптической связи: оптоволоконная оптика и устройства, которые используются для их сопряжения с электроникой.
"В то время как в области оптических коммуникаций мы и другие компании применяем технику, которую мы использовали, написание структуры на волосах не имеет прямого отношения к оптическим коммуникациям", - сказал Фуркас.
"С другой стороны, мы можем делать и делали точно такие же вещи на оптических волокнах сопоставимых размеров, и это имеет прямое отношение".
