Некоторые клетки поглощают длинные кремниевые наночастицы сами по себе и без дополнительной помощи.

Сразу стоит уточнить, что «съеденные» частицы кремния клетки в своём обмене веществ никак не используют, а просто хранят внутри себя, так что вернее будет сказать, что они не едят кремний, а поглощают его.

Человеческая клетка, поглощающая кремниевую нанопроволоку. (Фото Zimmerman et al., Science Advances 16 Dec 2016: Vol. 2, no. 12, e1601039.)

Биотехнологи давно пытаются внедрить в живую клетку кремниевые соединения, и один из подходов здесь состоит в том, что с помощью электрических импульсов в клеточной мембране проделывают дыры, через которые кремниевые наноструктуры и проникают внутрь клетки; дыры в мембране потом закрываются, и клетка продолжит жить, но уже с кремниевой «начинкой».

Здесь, однако, если проблема: в методах с «продырявливанием» мембраны нанонити из кремния приходится прикреплять к какому-нибудь крупному носителю – в таком виде они заходят в клетку с большей эффективностью; но сам носитель при этом влияет на свойства наноструктур, которые к нему прикреплены.

Исследователи из Чикагского университета пишут в своей статье в Science Advances, что на самом деле есть намного более простой способ «начинить» клетку кремнием. Джон Циммерман (John F. Zimmerman) и его коллеги ранее заметили, что некоторые клетки способны поглощать кремниевые частицы сами по себе. Чтобы узнать, как это происходит, авторы работы понаблюдали за поведением нескольких разновидностей клеток, среди которых были нейроны крысы, иммунные клетки мышей и клетки аллантоисной вены человека.

К клеткам добавляли нанопровода – тонкие и достаточно длинные структуры из кремния. Оказалось, что, столкнувшись с такими нанопроводами, клетки пытаются поглотить их, выпячивая мембрану и обёртывая её вокруг наночастицы. Целиком «съесть» всю длинную проволоку у клеток не получалось, и в результате часть её оставалась торчать наружу. Иными словами, клетки включали фагоцитоз – механизм, с помощью которого можно вбирать в себя частицы из внешней среды; с помощью фагоцитоза, например, иммунные клетки собирают в себя бактерий и разный опасный молекулярно-клеточный мусор. Куски кремниевых проводов клетки не могли никак переварить и расщепить, так что им оставалось только удерживать их у себя.

Известно, какую огромную роль играет кремний в современных электронных устройствах, и, если у нас получается совместить кремниевые структуры с живой клеткой, то сама собой появляется мысль о создании «клеточной электроники». С помощью нанопроводов можно контролировать поведение самой клетки, или же целой группы клеток, а то и целого органа.

Снабдив нанопроводами нейроны, можно стимулировать те или иные мозговые центры без внедрения в мозг больших электродов, которые обычно используются сейчас. Впрочем, некоторые клетки в экспериментах вообще не замечали наночастицы, так что, если мы хотим использовать такие провода в живых организмах, то должны сначала точно выяснить, какие ткани их примут, а какие – нет.

По материалам ScienceNews .