Одна из важнейших и сложнейших задач нанотехнологии – исследование жизни на клеточном уровне, и это естественно, поскольку процессы, протекающие в клетках, чей диаметр составляет около 10 μм, характеризуются вполне нанометровой шкалой. Среди последних достижений в этом направлении – изучение механических свойств клеток, регистрация электроактивности нейронов, помещение в клетки макромолекул и т.д. В частности, было показано, что адаптации и выживанию нейронов способствуют нанесенные на поверхность углеродные нанотрубки [1, 2].
Современые синтетические приемы позволяют достаточно простым и контролируемым способом осаждать наноструктуры с высоким соотношением поверхность/объем и, в частности, получать высокочувствительные химические сенсоры. Помимо этого интерес представляет, конечно, и исследование сложных процессов взаимодействия нанонитей с клетками, в частности, нейронами (нервными клетками).
В настоящее время ансамбли нанонитей выращиваются методами "пар-жидкость-твердое тело" или "пар-твердое тело-твердое тело" при использовании катализаторов – частиц золота. Газофазная эпитаксия позволяет получать нити различных А3В5 полупроводниковых материалов на различных подложках А3В5. Среди наиболее интересных материалов – полупроводник А3В5 - типа фосфид галлия, чьи электрические и оптические свойства хорошо изучены, однако этого нельзя сказать о его биологических и биохимических свойствах, а также о его биосовместимости. Однако то, что на подложке GaP могут быть выращены практически идеальные нанонити GaP, делает его сразу потенциально интересным для применения в биологии.
Вальдемар Хелльштём и коллеги исследовали взаимодействие клеток со стеклом, фосфидом галлия и нанонитями фосфида галлия, которые были ими выращены на подложках фосфида галлия с ориентацией (111) (рис. 1). Нервные клетки были получены из спинных нервных узлов взрослой мыши, которые является частью периферической нервной системы. Мыши были усыплены, после чего убиты, и нервные узлы были извлечены и растворены в 0,25% коллагеназе, как описано в [3]. Клеточная суспензия была нанесена на стекло, планарный GaP и нанонити GaP, после чего для стимуляции роста аксонов снова был добавлен раствор, обогащенный телячьей эмбриональной сывороткой и фактором роста нервов. Было показано, что адгезия существенно выше в случае нанонитей GaP. При исследовании жизнеспособности нервных клеток было показано, что она не зависит от подложки; на всех подложках был обнаружен интенсивный рост аксонов (рис. 2).
Появление и рост индивидуальных клеток были также исследованы с помощью сканирующей электронной микроскопии (рис. 3), где было показано значительное взаимодействие между клетками и нанонитями, несмотря на огромную разницу в размерах. Рост нервных волокон происходит на концах нитей, между нитями и субстратом равно как и на самой поверхности подложки
[1] Gabay, T.; Jakobs, E.; Ben-Jacob, E.; Hanein, Y. Physica A 2005, 350, 611.
[2] Lovat, V.; Pantarotto, D.; Lagostena, L.; Cacciari, B.; Grandolfo, M.; Righi, M.; Spalluto, G.; Prato, M.; Ballerini, L. Nano Lett. 2005,5, 1107.
[3] Mårtensson, T.; Svensson, C. P. T.; Wacaser, B. A.; Larsson, M.W.; Seifert, W.; Deppert, K.; Gustafsson, A.; Wallenberg, L. R.; Samuelson, L. Nano Lett. 2004, 4, 1987.
Оригинал статьи Waldemar Hallstrom,Thomas Mårtensson, Christelle Prinz, Per Gustavsson, Lars Montelius, Lars Samuelson, and Martin Kanje (Division of Solid State Physics & The Nanometer Structure Consortium, Lund UniVersity, P.O Box 118, 221 00 Lund, Sweden, Cell and Organism Biology, Lund UniVersity, Sweden) "Gallium Phosphide Nanowires as a Substrate for Cultured Neurons" опубликован в Nano Lett.,ASAP Article 10.1021/nl070728eS1530-6984(07)00728-X
