Ученые из Корейского института науки и технологий (KIST) разработали искусственную клеточную мембрану, которая может оставаться стабильной более 50 дней на кремниевой подложке. До этого рекорд составлял не более пяти дней, передает EurekAlert!. Подробно технология описана в журнале Nature Communications.
Клеточная мембрана защищает содержимое клетки от внешней среды и обеспечивает связь клетки с внешним миром, воспринимая внешние химические или физические раздражители, как самый точный биосенсор. Клеточная мембрана, содержащая гидрофильную часть, хорошо смешивающуюся с водой, с одной стороны, и гидрофобную часть, плохо смешивающуюся с водой, с другой, открывает и закрывает ионные каналы подобно водопроводному крану и преобразует физико-химический раздражитель в электрический сигнал, который затем передается клетке.
Чтобы создать искусственную мембрану, которая бы имитировала восприятие настоящей клеточной мембраны и могла бы оставаться стабильной более пяти дней, команда KIST использовала блок-сополимеры (BCP). BCP представляет собой макромолекулу, в которой чередуются блоки полимеров разных свойств: в данном случае – имитирующих гидрофильную и гидрофобную природу клеточной мембраны человека.
Ученые разработали технологию, которая регулярно создает на кремниевой подложке десятки тысяч отверстий диаметром восемь микрометров и вводит определенное количество раствора BCP в каждое отверстие. Затем образуется двухслойная структура BCP в форме мыльного пузыря, удлиненного овала или тонкой трубчатой формы – за счет электрического поля, возникающего между верхним пластинчатым электродом микрожидкостного канала и нижней кремниевой подложкой. Так ученые выяснили, что можно сохранить структуру определенной формы – в зависимости от концентрации раствора и приложенного электрического поля и частоты. Это позволяет управлять размером и формой искусственных клеточных мембран.
Исследователи заполнили внешнюю часть трехмерной двухслойной структуры BCP пористым гидрогелем, который отличается эластичностью и устойчивостью. И в результате они получили искусственную клеточную мембрану, которая может оставаться стабильной в течение более 50 дней.
Открытие в будущем создаст платформу для разработки сверхчувствительных биосенсоров, которые можно использовать, например, для тестирования лекарственных препаратов.
[Иллюстрация: KOREA INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY]
