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

 

В разных ракурсах
В разных ракурсах

Поступай без экзаменов в совместную магистратуру "ИИ в биотех системах" ИТМО, Татнефть и АГНИ
Университет ИТМО, компания Татнефть и Альметьевский государственный нефтяной институт запускают совместную программу магистратуры "Искусственный интеллект в биотехнологических системах". Программа направлена на биологов, биотехнологов и химиков, готовых оттачивать навыки программирования и применять data-driven подход для решения фронтирных научных задач и создания реальных продуктов для вывода на рынок.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Оптическая квантовая память на фотонном эхе. Ударим фуллереном по графену! Полу-ван-дер-ваальсовский композит. Монослои нитрида бора вместо антибиотиков.

Наносистемы: физика, химия, математика (2022, Т. 13, № 3)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume13/13-3
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2022 году
коллектив авторов
24 - 27 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Пятилетка Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!": что было и что может быть в будущем
Е.А.Гудилин , А.А.Семенова
Уже более 15 лет живет и развивается Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". За всю историю Олимпиады было предложено много инновационных решений, охват олимпиадой составил более 50 000 участников по всей Российской Федерации и странам ближнего зарубежья. В статье приводятся статистические данные по Олимпиаде и возможные пути ее дальнейшего развития.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
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.