Penn State выровняла фибробласты миниатюрными солнечными элементами на кремниевых чипах без проводов, в культуре
Инженеры Penn State нанесли крошечные фотоэлементы на чипы и управляли ориентацией фибробластов только светом. Это может убрать проводные электроды из биопечати; пока проверено в клеточной культуре.
Группа под руководством инженеров Penn State использовала миниатюрные солнечные элементы, чтобы без проводов управлять ориентацией культивируемых клеток, сообщается в релизе университета на eurekalert.org. Работа описана в журнале Advanced Functional Materials. Опыты проводили на фибробластах, выращенных на кремниевых чипах, а не на напечатанной ткани. eurekalert.org
eurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗
Биопечать строит ткани слой за слоем из биочернил — смеси клеток и материалов. Чтобы клетки ориентировались нужным для ткани образом, используют электричество, но обычно для этого нужны громоздкие электронные интерфейсы и инвазивная проводка.
Фотоэлементы на кремниевых пластинах
Исследователи нанесли крошечные фотоэлементы разными узорами на кремниевые пластины — основу компьютерных чипов. Проверили две стратегии. В первой диаметр солнечных элементов менялся от чуть меньше миллиметра до 80 микрометров, что меньше толщины человеческого волоса. Во второй диаметр был постоянным, а менялась общая форма узора.
По словам команды, изменение размера, формы и расстояния между элементами меняет создаваемое ими электрическое поле. eurekalert.org
eurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗
Семь суток под светом
Коммерческие фибробласты лёгких и кожи поместили на чипы и выращивали семь суток. Всё это время чипы освещали с разной интенсивностью, а фотоэлементы превращали свет в электрический ток. Затем ориентацию клеток сравнили с фибробластами на чипах без освещения.
На неосвещённых чипах ориентация была в основном случайной. При свете она явно коррелировала с узором фотоэлементов. Испытания также показали, что интенсивность освещения влияет на активность фотоэлементов. По словам авторов, ориентацию можно менять не только узором, но и более ярким светом или приближением источника света к образцу.
Ограничения и дальнейшие шаги
Авторы отмечают, что метод не даёт полного контроля над ориентацией, так как взаимодействие клеток между собой по-прежнему играет роль. Эксперименты выполнены на плоской поверхности. eurekalert.org
eurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗
Корреспондирующий автор Ибрагим Т. Озболат сообщил, что дальше планируют испытать более чувствительные клетки, например сердечные или мышечные, чтобы увидеть влияние электрического воздействия на функцию клеток наряду с ориентацией. Команда также надеется проверить подход в трёх измерениях, где поле можно будет направлять в разные стороны. Сейчас фотоэлементы можно размещать только непосредственно рядом друг с другом.
