Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

На пути к наноапгрейду органов

Ключевые слова:  клетки, тканевая инженерия, тьютору, школьнику

Автор(ы):  Дзамукова Мария Родионовна

17 декабря 2014

Ничего я упрощать не буду, ибо и так всем понятно, что при нанесении полиаллиламин-гидрохлорид-стабилизированных положительно заряженных суперпарамагнитных наночастиц оксида железа на клеточную мембрану происходит поверхностная магнитная функционализация клеток. Ну и, разумеется, эти клетки сразу хочется использовать как структурный элемент в построении тканей и органов методом послойной тканевой инженерии. Вот, как-то так…

Ну да ладно … Это шутка. А вот теперь все будет по взрослому и немного подробней.

Что я делаю? Я пытаюсь создать запчасти человеческого организма – ткани и даже органы. Зачем? Затем чтобы можно было заменять их у больного человека. Как, например, в неисправном автомобиле. Вы скажете, что это и так уже давно делают! Да действительно, пересаживают печень, почки, легкие, сердце и даже лицо! Но, не забывайте, что пересаживают чужие донорские органы и против них иммунитет сразу начинает войну на отторжение. Я же говорю о создании дубликатов собственных, т.е. родных органов! Для таких органов вопрос о приживании не будет стоять вообще.

А разве это возможно? Пока нет, но это пока ….

Идея проста – сложить из клеток новый орган, как из кирпичей новый дом.

Но если все кирпичи одинаковые, то клетки многоклеточного организма разные, как по форме, так и по функциям. Такая специализация клеток значительно повышает эффективность выполнения их функции, но одновременно усложняет строение органов – их клеточную «архитектуру».

Таким образом, задачи перед «архитектором» органов стоят архисложные – правильно расположить разные клетки, объединить их в ткани и, наконец, заставить ткани работать аналогично первичному органу.

Итак, первая задача – «правильно расположить». Но, что расположить? Ведь «строительный материал» нужно еще добыть. Значит нужно изъять небольшое количество клеток у хозяина. Это делают путем микрооперации – биопсии органа. Затем добытые клетки нужно размножить вне организма. Это делать тоже, более менее, научились, (в том числе и я), используя культивирование клеток на стерильных питательных средах.

Ну, хорошо, теперь у нас есть несколько типов нужных клеток в нужном количестве для построения хотя бы небольшого фрагмента органа. Но как «попросить» их расположиться в питательной среде в правильном – рабочем виде? А никак! Если их просто смешать в нужных пропорциях, то и получиться каша из разных клеток.

Вот тут то и начинается, предложенный мною, метод послойной тканевой инженерии! Дело в том, что я научилась управлять человеческими клетками, в буквальном смысле. Теперь, они собираются там, где мне нужно в считанные секунды. Как? Очень просто. С помощью магнита. Но разве клетки притягиваются к магниту, спросите вы? Обычные клетки, конечно нет. А вот если их предварительно «обвалять» наночастицами из оксида железа, то да! Клетки начинают слушаться магнита и идти за ним.

Хорошо сказать - «обвалять» клетки, но это, же не котлетки в панировочных сухарях! Обвалять «железными опилками» нужно так, чтобы клетки и не заметили этого! Как всегда на помощь пришла любимая физика. А что если частицы электростатически закрепить на клетке. Для этого, разумеется, они должны быть заряжены разноименно. Зная, что и поверхность клетки и наночастицы имеют отрицательный заряд, я решила изменить заряд последних. Для этого, после долгих поисков и экспериментов я подобрала полиаллиламингидрохлорид. Оказалось, что именно этот полимер может покрыть тончайшей пленкой каждую наночастицу и не только придать им нужный положительный заряд, но и предотвратить самопроизвольное слипание частиц - их агрегацию. Более того, оказалось, что стабилизированные наночастицы, после прилипания к клетке, никак не мешают ей жить – питаться, расти и размножаться.

Итак, первая задача решена! Магнитно-модифицированные клетки стали марионетками в наших руках: куда магнит – туда и клетки. А если магнит никуда не двигается, то и клетки не расползаются, а живут над ним.

Теперь нужно правильно расположить и закрепить клетки в создаваемой ткани. Каждый орган имеет свое строго специфичное строение, которое позволяет ему выполнять его функцию. Так, например, стенка полого органа имеет слоистое строение, причем в каждом из слоев преобладает определенный вид клеток. Допустим, слоев три. Если у нас есть эти клетки, по отдельности, то можно начать собирать из них наш «тканевой слоеный тортик».

Делаем магнитную панировку клеток первого слоя. После чего подносим магнит к стенке сосуда, в котором находятся магнитные клетки в питательной среде. И мы видим, как клетки начинают сами выстраиваться над магнитом, образуя плотный первый слой. Через несколько дней, когда клетки крепко сцепилась друг с другом и возобновили рост, вносим клетки второго слоя. Так как они тоже предварительно покрыты наночастицами, им приходится расположиться над первыми клетками, образуя второй слой. Соответственно, через несколько дней повторяем процедуру с третьим типом клеток. Принцип, по-моему, понятен.

Воссоздавая, таким образом, естественное строение органа, мы надеемся, что клетки почувствуют свое микроокружение и преобразуются из механически собранного «слоеного пирога» в единое функционирующее целое – ткань создаваемого органа.

В теории все вроде бы просто и понятно. Но пробовали ли мы сделать это на практике. Да, пробовали! Пока нам удалось создать маленький кусочек, строение которого достаточно упрощенно напоминало строение настоящего легкого. Несмотря на то, что этот результат весьма скромен, он очень важен для нас, так как демонстрирует работоспособность нашего метода «послойной тканевой инженерии», а значит всё самое интересное еще впереди… Следите за новостями, скоро обязательно будет продолжение.

Схема, отражающая принцип послойной тканевой инженерии, основанной на клетках с магнитной модификацией клеточной поверхности.

 

 
Средний балл: 4.0 (голосов 1)

 



Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Серебряный нанохаос
Серебряный нанохаос

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019. Тезисы доклада Быкова В.А.

Пять медалей завоевали российские школьники на Международной физической олимпиаде
Стали известны итоги 50-й Международной физической олимпиады для школьников, которая проходила в Тель-Авиве (Израиль). Российская сборная завоевала в состязаниях 4 золотые и одну серебряную медаль.

Поступление в совместный российско-китайский Университет МГУ-ППИ в Шэньчжэне
В июле 2019 года в МГУ имени М.В. Ломоносова проходит набор учащихся на программы МГУ, реализуемые в Университете МГУ-ППИ в Шэньчжэне. Поступление в совместный университет – это возможность учиться в самом быстроразвивающемся городе мира на русском языке у ведущих преподавателей МГУ по самым современным программам, получить образование мирового уровня и дипломы сразу двух университетов, овладев китайским языком. Для поступления в совместный университет не требуется владения китайским языком. Прием документов и экзамены проходят на территории МГУ. Абитуриенты имеют право поступать одновременно в МГУ имени М.В. Ломоносова и МГУ-ППИ в Шэньчжэне.

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.