В ТПУ создают «ловушки» для клеток на основе новых покрытий из оксида графена

Фото: news.tpu.ru

Ученый Томского политехнического университета Рауль Родригес и его коллеги из Германии и Литвы первыми в мире предложили, как с помощью оксида графена — по сути, обычного графита, как в карандашах, только окисленного — сделать поверхность любого материала пригодной для иммобилизации живых клеток. С помощью устройств с такими покрытиями можно будет обнаруживать и исследовать отдельные живые клетки, в том числе опасные микроорганизмы, раковые клетки и опасные вещества в организме человека. В будущем на основе этой технологии можно будет создавать гибкие диагностические устройства, вживляемые под кожу.  Результаты исследования опубликованы в научном журнале Sensors and Actuators B: Chemical (IF 5,4; Q 1).

Научная работа проводится учеными Томского политехнического университета, Университета Вильнюса, Центра физических технологий Вильнюса (Литва) и Технологического университета Хемница (Германия).

«Врачи до сих пор пытаются найти ответ на вопрос, почему клетки рака метастазируют. Изучение коммуникации клеток в процессе их образования — это, возможно, как раз и есть ответ на данный вопрос. Для этого нужно суметь отличить поведение клетки в «коллективе» от поведения изолированной клетки»,

— рассказывает профессор кафедры лазерной и световой техники ТПУ Рауль Родригес .

Технология, разработанная томскими политехниками и их коллегами, позволяет контролировать колонии клеток и отделять интересующие ученых клетки от всех остальных. Причем, она станет гораздо дешевле существующих аналогов.

«Сейчас для изучения отдельной клетки используют более дорогую технологию — так называемые оптические пинцеты, представляющие собой сложную установку, которая позволяет с помощью лазерного пучка выбирать, перемещать и анализировать отдельную клетку. Открытый нами метод не предполагает использования дополнительного оборудования — нужно лишь покрыть любую поверхность оксидом графена (соединения углерода с кислородсодержащими группами)», — объясняет Рауль Родригес.

Он уточняет, что исследование коммуникации и взаимодействия клеток сейчас представляет важность для многих направлений в медицине. Та же технология может помочь в разработке биосенсоров.

Биосенсоры — это аналитические устройства, в которых чувствительный слой, содержащий биологический материал, реагирует на присутствие определяемого компонента и генерирует электрический сигнал, функционально связанный с наличием и концентрацией этого вещества. Биоматериалом могут служить ферменты, ткани, бактерии, дрожжи, антигены/антитела, липосомы, органеллы, рецепторы, ДНК, а также клетки, которые иммобилизованы на физических датчиках. Сегодня биосенсоры уже применяются в области медицины, биотехнологий, пищевой промышленности и экологии.

«При создании биосенсоров существует та же проблема, что и при создании имплантатов, которые вживляют в организм человека. В имплантате взаимодействие клеток с его поверхностью определяется свойствами смачиваемости. Смачиваемая поверхность позволяет живым клеткам лучше закрепляться на биоимплантатах, размножаться и так далее. Поверхность биосенсора тоже должна быть хорошо смачиваемой для того, чтобы мы могли обеспечить присоединение клеток или бактерий к сенсору», — говорит профессор Родригес.

Понять, что такое смачиваемая  — гидрофильная — поверхность, объясняет ученый, можно на примере простой воды. Когда капельки воды падают на поверхность материала и растекаются по ней, значит, взаимодействие между каплей и поверхностью высокое и материал гидрофильный.  А если капельки воды собираются в шарики, то взаимодействие молекул воды между собой больше, чем с поверхностью, и это говорит нам о том, что материал гидрофобный.

«С помощью простой технологии с использованием оксида графена мы можем, по сути, любой материал сделать гидрофильным, а значит, пригодным для создания недорогих биосенсоров»,

— резюмирует профессор ТПУ.

Фото: визуализация процесса сушки суспензий дрожжевых клеток, покрытых на поверхности модифицированными графеновыми подложками. Изображения были сделаны до (1-й ряд) и после (2-й и 3-й ряды) испарения воды.

В своей работе ученые продемонстрировали этот эффект на примере обычных дрожжевых клеток, осажденных на нескольких произвольных подложках из стекла, кремния и других материалов, покрытых оксидом графена. Результаты исследования показали, что клетки хорошо фиксируются на модифицированных подложках. Такие усовершенствованные поверхности приводили к появлению областей, где можно было наблюдать одиночные клетки. Образно говоря, клетки попадали в «ловушки» и не могли собраться вместе, как это обычно происходит на поверхности. Используя это свойство, можно было бы изучить, как клетка ведет себя в изолированном состоянии, и сравнить ее поведение с поведением в «обществе» других ее «сородичей».

Для производства биосенсора предполагается создавать электрические контакты на том же самом покрытии. В другой своей работе, при разработке медицинских «электронных татуировок» , ученые рисуют на подложке, обработанной оксидом графена, некое подобие электросхемы. При воздействии лазером оксид графена превращается в проводящий материал — восстановленный оксид графена (rGO). А в дальнейшем с использованием оксида графена можно будет производить гибкую электронику, встраиваемую прямо под кожу пациента.

«Кто знает, возможно в будущем именно такая техника сможет прямо на дому диагностировать на ранних стадиях различные заболевания», — заключают ученые.

Последние новости Томской области по теме:
В ТПУ создают «ловушки» для клеток на основе новых покрытий из оксида графена

- Томск
Ученый ТПУ Рауль Родригес и его коллеги из Германии и Литвы первыми в мире предложили с помощью оксида графена исследовать отдельные живые клетки, в том числе опасные микроорганизмы, раковые клетки.
08:36 23.11.2017 САН Томск
В ТПУ создают «ловушки» для клеток на основе новых покрытий из оксида графена - ТПУ
В ТПУ создают «ловушки» для клеток на основе новых покрытий из оксида графена - Томск
Ученый Томского политехнического университета Рауль Родригес и его коллеги из Германии и Литвы первыми в мире предложили, как с помощью оксида графена — по сути, обычного графита, как в карандашах,
10:32 22.11.2017 ТПУ
 
По теме
МОЭМП принял участие в учениях на реакторе ТПУ - Научно-клинический центр 16 ноября в Учебно-научном центре «Исследовательский ядерный реактор» (УНЦ «ИЯР») Национального исследовательского Томского политехнического университета прошли учения по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций и от
17.11.2017
 
Томские врачи поддержали анестезиолога из Башкирии, сделавшего селфи во время операции - Агентство новостей ТВ-2 В социальных сетях набирает популярность акция в защиту врача-анестезиолога из Учалов «Анестезиолог тоже человек», который сфотографировался в операционной на фоне пациента и выложил снимок на своей странице в соцсети.
19.07.2018
 
Томская область остается одним из самых безопасных сибирских регионов - Единая Россия За первую половину 2018 года общее количество совершенных в регионе преступлений снизилось почти на 8 %, на улице — на 18 %, в общественных местах — на 16 % Такую статистику томские правоохранители озвучили на заседан
19.07.2018
Апелляционная судебная инстанция согласилась с доводами прокуратуры Томской области о законности осуждения жительницы Молчановского района за убийство своего бывшего сожителя - Прокуратура Томской области Молчановский районный суд Томской области признал 33-летнюю жительницу села Тунгусово виновной в совершении преступления, предусмотренного ч.1 ст.105 УК РФ (убийство).
18.07.2018 Прокуратура Томской области
В неполные 38 лет Михаил Ш. обзавелся длинным «хвостом» из девяти судимостей.
10.07.2018 Красное знамя
О выставке к 70-тилетию Рафаэля Асланяна в Томском областном художественном музее Многие слышали о знаменитейшем армянском художнике Мартироосе Сергеевиче Сарьяне.
09.07.2018 Томская неделя
«Видимо, я учитель по призванию. Всегда чувствовал, что прожил день не зря, если читал в этот день лекцию», — говорит о себе почетный работник высшей школы, ветеран ТГУ Владимир Георгиевич Иванов.
04.07.2018 Красное знамя
Сегодня одна из главных партий его жизненного спектакля, если говорить на языке оперы, — ария директора Томского музыкального колледжа имени Эдисона Денисова.
02.07.2018 Красное знамя
Томские новости, Праздники, семилужки фестиваля исторической реконструкции «Семилуженское поле» На «Семилуженском поле» сразятся на шпагах и форсируют реку - Томский обзор Опубликована программа первого фестиваля исторической реконструкции «Семилуженское поле», который состоится в эту субботу, 21 июля, в 10 часов утра, сообщает пресс-служба областной администрации.
18.07.2018 Томский обзор
Воспитанник томской спортшколы завоевал две награды на Чемпионате мира по плаванию в ластах - Администрация г.Томск Воспитанник томской спортивной школы водных видов спорта имени В.А. Шевелева, член сборной команды России, заслуженный мастер спорта Дмитрий Журман завоевал две награды на 20-ом Чемпионате мира по плаванию в ластах.
19.07.2018 Администрация г.Томск
№57/18.07.2018 Волонтер из Томского района отработала смену на ЧМ-2018 по футболу.
18.07.2018 Томское Предместье
Большие футбольные страсти близки к развязке, чемпионат мира скоро останется позади.
16.07.2018 Красное знамя
В Томской области возбуждено уголовное дело о незаконном предпринимательстве с извлечением дохода в особо крупном размере - Следственный комитет Следственными органами Следственного комитета Российской Федерации по Томской области, в дополнение к ранее возбужденному по ч.1 ст.254 УК РФ уголовному делу по факту порчи земли ООО «Промпереработка»,
19.07.2018 Следственный комитет