В последние время, ученые по всему миру активно работают над разработкой искусственных органов. Уже создано большое количество небольших, но работающих копий органов. До появления запасных легких, почек и даже сердец, осталось недолго. Пока что, копии используют в научных целях, для того чтобы подробно изучить их работу. Однако научные работники столкнулись с некоторыми трудностями. В то время как с целыми органами всё более или менее понятно, изучать работу отдельных клеток достаточно сложно. Трудности возникают из-за того, что специальные датчики не так-то просто поместить в них, не повредив. Однако, ученым удалось придумать способ решения этой дилеммы. Они выращивают клетки, с изначально находящейся внутри электроникой.
Для чего они нужны?
Электронные компоненты внедряют в клетки для того, чтобы более подробно изучить процесс возникновения разнообразных заболеваний. Также, таким образом, научные работники тестируют лекарственные препараты и изучают их действия на клеточном уровне.
Это была далеко не первая команда ученых, кому пришла такая идея. Попытки внедрить датчики предпринимались и ранее. Правда, до этого, все электронные компоненты крепили на мини версии органов «снаружи», не проникая в сами клетки. Однако исследователи из Гарварда стали первыми кому удалось найти способ, как интегрировать датчик в клетку с самого её зарождения. Таким образом, к тому времени как клетка полностью сформируется, всё необходимое оборудование уже будет «установлено».
Процесс создания новой разработки
Создание подобного кажется невероятно сложным процессом. На самом деле, всё довольно-таки просто. Для создания клеток с электроникой внутри ученые уменьшили гибкие наноэлектронные датчики, в виде растяжимой сетки. Подобные датчики можно встретить в носимой электронике(часы, очки и другие устройства надеваемого форм-фактора).Затем к ним прикрепили несколько слоев стволовых клеток. Дальше оставалось ждать роста .
Со временем, в ходе деления клетки росли вокруг электронных компонентов и создавали ткани. Через некоторое время из них получились трехмерные органоидные структуры, с электронной сеткой внутри. В итоги исследователям удалось создать киберорганы. Киберорганы – это органы с интегрированными в них сенсорами.
Ведущий автор проекта Цзю Лю говорит о том, что они надеялись создать гибкую и растяжимую наноэлектронику, способную изменяться вместе с развитием ткани. В таком случае, внедренные сенсоры будут измерять всю активность во время развития. В итоги у группы исследователей получилось разработать кусочек ткани с очень маленьким устройством внутри, которое полностью работоспособно.
Проведя тесты, ученым удалось видоизменить стволовые клетки до кардиомоцит. Далее с помощью встроенных электронных компонентов, они следили за активностью кардиомоцит на протяжении трех месяцев.
Эта разработка поможет ученым без перерывов следить за развитием тканей на уровне клеток. Также она поможет понять, как именно влияет скорость роста отдельно взятой клетки в целом на весь орган.
Киберорганы внесут огромный вклад в развитие различных исследований. Но, искусственные органы еще не на сто процентов копируют с настоящие. По этой причине, ждать копии сердец со встроенными сенсорами и датчиками, которые будут трансплантировать людям, в ближайшие лет десять не стоит.