Наноботы исследуют клетки изнутри при помощи магнитного "оптического пинцета"

Специалисты управляли наноботами при помощи шести магнитных катушек, расположенных вокруг микроскопа.

Фото Tyler Irving.

Исследователи всего мира улучшают методы диагностики и способы лечения различных заболеваний. В этом им среди прочего помогают наночастицы и микроскопические роботы. Последние в будущем смогут доставлять лекарство прямо к источнику проблемы, а также бороться с инфекциями.

Недавно специалисты из Университета Торонто разработали новый способ внедрения внутрь клетки наноразмерных зондов. Учёные также научились управлять "ботами", когда те находятся в клетках.

Поясним, что одним из наиболее инновационных методов управления ультрамалыми объектами на сегодняшний день является оптический пинцет. Авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали об этой технологии. Такой инструмент позволяет манипулировать крошечными предметами при помощи света лазера.

Напомним, что оптический пинцет принёс своим создателям Нобелевскую премию по физике в 2018 году (о чём мы также рассказывали).

Такой удивительный метод манипуляции самыми малыми объектами при помощи света, безусловно, помогает специалистам в их работе. Однако и у него есть ряд ограничений. Так, более точные движения требуют увеличения мощности лазера, но такой свет может повредить живые клетки, которые чаще всего и становятся объектом исследований современных медиков.

По этой причине канадские специалисты создали систему, которая позволяет довольно точно передвигать крошечные объекты при помощи магнитного поля.

Созданные канадцами наноботы – это железные бусины диаметром 700 нанометров. Они достаточно малы, чтобы проникнуть в клетку. Когда один такой шарик оказывается внутри клетки, им можно управлять, изменяя магнитное поле, окружающее объект манипуляций.

Чтобы продемонстрировать подобное на практике, учёные поместили на покровное стекло микроскопа "бота" и раковые клетки. Микроскоп окружали шесть магнитных катушек, расположенных в разных плоскостях. Они создавали магнитные поля, которые затем использовались для управления шариком.

Стоило боту проникнуть в клетку, как исследователи смогли передвигать его внутри неё в режиме реального времени. В этом им помогли специальные алгоритмы, изменяющие электрический ток, проходящий через каждую из катушек. Сила и форма магнитного поля менялась в трёх измерениях, толкая бота в нужном направлении.

По мнению канадских учёных, новый метод может быть использован для изучения при помощи наноботов ядер клеток. При этом не нужно будет выделять ядра из клеток, как это делается сейчас.

Специалисты уже продемонстрировали,что могут исследовать ядро, не повреждая при этом клетку (не разрушая мембрану или цитоскелет). Так, с помощью нанобота они установили, что ядро клетки не одинаково жёсткое с разных сторон, а затем, многократно повторяя "тычки" наноботов, выяснили, как меняется жёсткость ядра в процессе жизнедеятельности клетки.

По словам ведущего автора исследования Юй Суня (Yu Sun), такие наноботы также смогут истощать раковую опухоль, блокируя кровеносные сосуды в ней, либо уничтожая её при помощи механической абляции (фактически удалять очаг рака).

Он также считает, что новый метод будет полезен в случаях лечения рака, устойчивого к химио- и лучевой терапии, а также иммунотерапии.

Более подробная информация об исследовании была представлена в издании Science Robotics.

Ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о наномоторах, которыми впервые удалось управлять внутри живых клеток. Кроме того, мы описывали, как биороботы научились двигаться за счёт сердечных клеток крыс.