Восстание киборгов может быть реальнее, чем предполагали даже фантасты
Группа американских ученых из ведущих научно-исследовательских учреждений этой страны разработала метод внедрения сетей нанодатчиков в искусственно созданные ткани. Эти датчики позволяют тканям «ощущать» и, потенциально, раздражаться. Объединить электронику и биологический материал удалось впервые.
Прорыв в нанобиотехнологиях совершили ученые из Гарварда совместно с инженерами Массачусетского технологического института. В сообщении, появившемся в журнале Nature Materials, описывается изобретенный ими способ внедрения системы создания нанопроводной кремниевой «арматуры» в клетки выращиваемого образца биоткани.
Органическая ткань и проводящие элементы оказались соединены на таком тонком уровне, что сами исследователи не уверены, где заканчивается ткань и начинается электроника. Фактически, ученым удалось создать что-то вроде электронной вегетативной нервной системы, способной принимать и передавать электронную информацию.
Для выращивания биоэлектронной ткани ученые использовали похожий на губку каркас из эпоксидной смолы. В эту пористую матрицу были внедрены нанопроводки кремния, выбранного за хорошую проводимость и безопасность для живых организмов. На матрицу были помещены колонии клеток, которые постепенно размножались и в итоге обросли электронные компоненты, сообщает "Вести ФМ".
Одной из наиболее сложных проблем при создании биологических материалов является придание им чувствительности, чтобы ткани ощущали физическое взаимодействие с окружающим миром. Точно также, ученые искали способы прямого раздражения выращенных тканей и измерения клеточных реакций.
По словам ученых, автономная нервная система отслеживает уровень кислотности, химические и другие факторы, на основании чего стимулирует соответствующую реакцию организма. Таким образом, перед исследователями стоит задача имитировать систему обратной связи, в ходе эволюции развившуюся в теле, для контроля искусственных тканей на клеточном уровне.
Основой биоматериала стали петлеобразные сети из кремниевых нанопроводов диаметром около 80 нанометров. Конструкция имела достаточно пор, чтобы поместить в них нервные и сердечные клетки, и вырастить трехмерные культуры. Теперь ученые могут фиксировать электрические сигналы, генерируемые клетками ткани, а также измерять реакцию клеток на кардио- и нейростимулирующие препараты, пишет iscience.ru.
Наконец, исследователи показали, что могут создать подобным образом и кровяные сосуды, искусственные компоненты которых смогут измерять изменение кислотности среды внутри и снаружи сосудов. Таким образом, можно будет изучить воспалительные реакции, ишемию и ряд других явлений.
Среди многих потенциальных областей применения новой технологии ученые выделяют фармацевтику – здесь она позволит детально изучать особенности воздействия новых лекарств не только на плоские культуры, но и на объемные образцы ткани, информирует ko.com.ua.
Алексей Дмитриев