Gli ingegneri hanno sviluppato tatuaggi su nanoscala – punti e fili che aderiscono alle cellule vive – in una svolta che avvicina i ricercatori al monitoraggio della salute delle singole cellule.
La nuova tecnologia consente per la prima volta il posizionamento di elementi ottici o elettronici su cellule vive con matrici simili a tatuaggi che si attaccano alle cellule mentre si flettono e si conformano alla struttura esterna umida e fluida delle cellule.
“Se immaginate dove andrà tutto questo in futuro, vorremmo avere sensori per monitorare e controllare a distanza lo stato delle singole cellule e l’ambiente che le circonda in tempo reale”, ha affermato David Gracias, professore di chimica e biomolecolare. ingegneria presso la Johns Hopkins University che ha guidato lo sviluppo della tecnologia. “Se avessimo tecnologie per monitorare la salute delle cellule isolate, potremmo forse diagnosticare e curare le malattie molto prima e non aspettare che l’intero organo sia danneggiato”.
I dettagli sono pubblicati in Lettere Nano.
Gracias, che lavora allo sviluppo di tecnologie di biosensori non tossiche e non invasive per il corpo, ha affermato che i tatuaggi colmano il divario tra cellule o tessuti viventi e sensori convenzionali e materiali elettronici. Sono essenzialmente come codici a barre o codici QR, ha detto.
“Stiamo parlando di mettere qualcosa come un tatuaggio elettronico su un oggetto vivente decine di volte più piccolo della capocchia di uno spillo”, ha detto Gracias. “È il primo passo verso il collegamento di sensori ed elettronica su celle vive”.
Le strutture sono state in grado di aderire alle cellule molli per 16 ore anche se le cellule si muovevano.
I ricercatori hanno costruito i tatuaggi sotto forma di matrici con l’oro, un materiale noto per la sua capacità di prevenire la perdita di segnale o la distorsione nel cablaggio elettronico. Hanno attaccato gli array alle cellule che producono e sostengono i tessuti nel corpo umano, chiamati fibroblasti. Gli array sono stati quindi trattati con colle molecolari e trasferiti sulle cellule utilizzando un film di idrogel di alginato, un laminato simile al gel che può essere sciolto dopo che l’oro aderisce alla cellula. La colla molecolare sull’array si lega a una pellicola secreta dalle cellule chiamata matrice extracellulare.
Precedenti ricerche hanno dimostrato come utilizzare gli idrogel per applicare la nanotecnologia sulla pelle umana e sugli organi interni degli animali. Mostrando come far aderire nanofili e nanopunti su singole cellule, il team di Gracias sta affrontando la sfida di lunga data di rendere i sensori ottici e l’elettronica compatibili con la materia biologica a livello di singola cellula.
“Abbiamo dimostrato che possiamo attaccare nanopattern complessi alle cellule viventi, assicurandoci che la cellula non muoia”, ha detto Gracias. “È un risultato molto importante che le cellule possano vivere e muoversi con i tatuaggi perché spesso c’è una significativa incompatibilità tra le cellule viventi e i metodi che gli ingegneri usano per fabbricare l’elettronica”.
Anche la capacità del team di collegare i punti e i fili in forma di matrice è fondamentale. Per utilizzare questa tecnologia per tracciare le bioinformazioni, i ricercatori devono essere in grado di disporre i sensori e il cablaggio in schemi specifici non diversamente da come sono disposti nei chip elettronici.
“Questo è un array con una spaziatura specifica”, ha spiegato Gracias, “non un mucchio casuale di punti”.
Il team prevede di provare a collegare nanocircuiti più complessi che possono rimanere sul posto per periodi più lunghi. Vogliono anche sperimentare diversi tipi di cellule.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
