Silikónové počítačové čipy sa úspešne implantovali do živých ľudských buniek

Anonim

Silikónové počítačové čipy sa úspešne implantovali do živých ľudských buniek

veda

Tannith Cattermole

22. marca 2010

Nepoužívajte svoje dvere v obavách z cyborgov a hybridných ľudských robotov (pôvodný obrázok - Flickr / gundampilotspaz / CC BY-SA 2.0

Vedci začali integrovať elektroniku do biológie, ale neklamujte dvere svojimi strachami z cyborgov a hybridných ľudských robotov! Výskumníci z Institutu Microelectronica de Barcelona IMB-CNM (CSIC) našli spôsob, ako implantovať do živých buniek miniatúrne kremíkové čipy a použiť ich ako intracelulárne senzory. Tento bio-nanotechnologický pokrok by nám mohol povedať veľa o tom, ako naše bunky pracujú na nano úrovni a majú rozsiahle dôsledky na skoré zistenie chorôb a nové bunkové opravné mechanizmy.

CMOS alebo Doplnkový Metal-Oxide-Semiconductor je technológia pre konštrukciu integrovaných obvodov, tiež známa ako IC, mikroobvod, mikročip, kremíkový čip alebo čipy. Sú to miniaturizované elektronické obvody, ktoré boli vyrobené na povrchu tenkého substrátu polovodičového materiálu a ktoré sa dnes používajú takmer vo všetkých elektronických zariadeniach. Typická ľudská bunka má veľkosť približne 10 štvorcových mikrometrov a tranzistory s veľkosťou nanometrov sa stovky dnešných najmenších tranzistorov zmestí do jednej bunky. Preto to bolo len otázka času, kým vedci začali prepojiť nanoelektronické zložky s živými bunkami.

Tím na oddelení mikro a nanosystémov v IMB-CNM (CSIC) začal vyrábať rôzne šarže polysilikónových triesok, typický polovodičový materiál, a vyberali si najvhodnejšie typy s bočnými rozmermi 1, 5-3 μm as hrúbkou 0, 5 μm pred implantáciou do živých buniek odobratých z buniek Dictyostelium discoideum a ľudských HeLa. Predbežné experimenty s inkubáciou buniek HeLa s polysilikónovými čipmi poskytli nízke výnosy internalizovaných intracelulárnych čipov (ICC), takže používali lipofekciu (zapuzdrenie materiálov v lipidovej vezikulácii nazývanej lipozóm), aby sa získali vyššie miery buniek obsahujúcich ICC. Po vložení potom výskumníci sledovali bunky, aby sa ubezpečili, že zostanú nažive a zdraví. Zistili, že viac ako 90% populácie buniek HeLa zostáva životaschopných sedem dní po lipofekcii.

Po demonštrácii, že kremíkové štiepky menšie ako bunky môžu byť produkované, zozbierané a internalizované vo vnútri živých buniek rôznymi technikami (lipofekcia, fagocytóza alebo mikroinjekcia), pokračujú v ďalšej demonštrácii všestrannosti techniky skúmaním integrácie rôznych materiálov v jednoduchý čip a ich 3D nanostrukturalizačné schopnosti a používanie iných bežných mikroelektronických techník, ako je FIB frézovanie.

Najdôležitejšie však bolo, aby sa dokázalo, že kremíkové čipy môžu byť použité ako intracelulárne senzory. "Dnešné mikroprocesné a nanoelektronické procesy nám umožnia vyrábať zložité trojrozmerné štruktúry mikroskopu ako senzory a ovládače, " povedal Plaza. "Komplexné štruktúry, menšie ako bunky, môžu byť hromadne vyrábané s presnosťou nanometrov v tvare a rozmeroch a už pri nízkych nákladoch. Okrem toho môžu byť na kremíkovom čipu presné rozmery rôznych materiálov (polovodičov, kovov a izolátorov) geometrie. "

Hlavnými aplikáciami budúcich intracelulárnych čipov bude štúdium jednotlivých buniek. Technológia by mohla významne pomôcť včasnej detekcii ochorení a nových mechanizmov opravy buniek.

Tím zverejnil svoje zistenia "Intracelulárne silikónové čipy v živých bunkách" v nedávnom vydaní Small.

Via Nanowerk.

Nepoužívajte svoje dvere v obavách z cyborgov a hybridných ľudských robotov (pôvodný obrázok - Flickr / gundampilotspaz / CC BY-SA 2.0