Исследователи из Словении напечатали трехмерную фигурку слона и узоры наподобие штрихкода внутри живых клеток, не внося изменений в ДНК. Ранее это считалось невозможным.
3D-печать активно используется в разных сферах науки и производства. Например, с помощью специальных принтеров можно создавать органы для трансплантации, продукты питания и детали для космических кораблей.
Специалисты из Института Йожефа Стефана в Словении разработали технологию, позволяющую печатать 3D-объекты внутри клеток живого организма. Статья по этой теме появилась в научном журнале Advanced Materials.
Сначала в клетку вводили каплю фоторезиста — жидкого полимерного светочувствительного материала, который затвердевает под воздействием лазера. Однако в основном такие вещества токсичны, а клеточная мембрана (тонкая эластичная оболочка) может разорваться после инъекции, так как затвердевание происходит везде, куда попадает излучение.
Чтобы перечисленных проблем не возникло, авторы статьи выбрали биосовместимый, наименее токсичный материал, а также использовали метод двухфотонной полимеризации — «заставили» фоторезист затвердевать только в том случае, если на него одновременно воздействуют два луча. Это позволило работать с каплей внутри клетки постепенно: ученые слой за слоем, сверху вниз формировали необходимый силуэт с помощью лазера, не повреждая остальную часть клетки.
После завершения печати остатки фоторезиста растворялись, и внутри клетки оставался только созданный объект. Таким образом команда ученых смогла напечатать трехмерную фигурку слона высотой 10 микрометров и узоры, внешне напоминающие штрихкод. Выжили после манипуляции около 50% клеток, причем некоторые из них продолжили делиться и передали напечатанный объект одной из дочерних клеток.
Авторы статьи планируют в дальнейшем улучшить разработанную технологию, в частности сделать так, чтобы после печати больше клеток оставалось живыми. Команда предполагает, что для этой цели подойдет водорастворимый фоторезист на основе гидрогеля: он способен распространяться по всей клетке, а значит даст возможность печатать более крупные и сложные объекты в любом месте внутри нее.
Применять 3D-печать внутри клетки можно будет для доставки лекарств в организм, для создания внутриклеточных маркеров в рамках медицинских исследований, изучения взаимодействия клеток с искусственными структурами. Кроме того, разработка может способствовать развитию методов клеточной терапии.