Клетки живых организмов (в первую очередь - животных) могут использовать ионы для генерации электрических импульсов, которые затем передаются от одной клетки к другой.
Зафиксировать такой сигнал сейчас несложно: достаточно приставить проводящую иглу к аксону нейрона, и тут же определить, жив ли он, и если да, то в каком диапазоне колеблется электрический потенциал.
Однако большинство существующих способов весьма ограничены как по точности обнаружения, так и по масштабируемости измерений.
Компрессионное выпячивание
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего недавно разработали высокочувствительный датчик, который можно использовать для записи электрических сигналов клеток с большей точностью. Это устройство, представленное в статье, опубликованной в Nature Nanotechnology, состоит из нескольких датчиков, которые могут коллективно измерять распространение электрических сигналов, которыми обмениваются клетки. Работу возглавил Юэ Гу, в настоящее время постдокторант Йельского университета.
Он говорил, что эта архитектура основана на уникальной технике сжатия, лично им разработанная во время учебы в докторантуре в 2015 году.
Эти трехмерные конструкции строятся с применением широкого спектра материалов, поддающихся микрообработке. Каждый из них имеет свою функцию, которую предопределяет ряд его уникальных свойств.
Ключевая цель нового исследования заключалась в том, чтобы, как упомянуто выше, создать устройство для считывания электрических потенциалов, при разработке раскрывая потенциал метода компрессионного выпячивания.
Сенсорная матрица на несколько каналов приема
«Наша решимость применить эту структуру к клеткам, особенно к клеткам сердечной мышцы, была вызвана дискуссиями, которые доктор Гу провел с кардиологами и неврологами еще в 2015 году, которые жаловались на трудности записи внутриклеточных сигналов с использованием существующих инструментов, таких как как патч-зажим, который является золотым стандартом для записи сотовых электрических сигналов».
Узнав о проблемах, с которыми сталкиваются медицинские исследователи, Гу, а также профессор Сюй начали экспеиментрировать с инженерными подходами, в итоге создав чувствительную матрицу, которая базируется на внедряемых датчиках.
Профессор Сюй и его коллеги первыми собрали точные внутриклеточные записи клеток в сконструированной сердечной ткани. Таким образом, их исследование может стать первым шагом к сбору надежных клеточных записей in vivo.
Потенциал клеточной мембраны смещает клемму затвора датчика и приводит к изменению течения тока. Несколько транзисторов датчика могут одновременно регистрировать сигнал из разных клеток.
Но самая важная особенность устройства, отличающая его от собственных старых версий - полное сохранение амплитуды потенциала клеточной мембраны, что не только не вредит ее коммуникации, но и оставляет невредимой ее содержимое.
