محققان از تولید ساختارهای جدیدی در درون سلولهای زنده انسان خبر دادند که با استفاده از آنها میتوان به جنگ بیماریها رفت و عمر افراد را افزایش داد.
ایرانویو24- علمی
به نقل از اینترستینگ انجینیرینگ، ساختارهای جدید مینیاتوری پلیمری که عرض آنها به اندازه یکپنجم موی انسان است، به طور مستقیم در درون سلولهای زنده بدن ساخته می شوند.
سلولهای بدن انسان بسیار کوچک و فشرده بوده و با قطر حدود ۲۰ میکرومتر، ابعادی به اندازه تقریباً یکپنجم عرض موی انسان دارند. هر سلول حاوی ترکیبی متراکم از پروتئینها، اندامکها و ماشینآلات مولکولی است. دستیابی به فناوری افزودن ساختارهای کوچک به این فضا به دانشمندان اجازه می دهد تا سلولها را در طول زمان ردیابی کنند، تغییرات شیمیایی آنها را اندازهگیری کنند یا نحوهی واکنش سلولها به نیروهای فیزیکی را مطالعه کنند. انجام این کار دشوار بوده، زیرا اکثر سلولها نمیتوانند اجسام جامد بزرگتر از حدود یک میکرومتر را در خود جای دهند. سلولهای ایمنی بدن هم میتوانند مواد خارجی را ببلعند و به دام بیندازند. روشهای دیگر، مانند باز کردن موقت غشای سلولی برای تزریق مولکولها نیز برای قرار دادن ساختارهای جامد و مستقل در داخل سلول ها قابل استفاده نیست. چاپ ساختارها در داخل یک سلول زنده روشی موثر برای افزایش عمر سلول هاست، اما این کار مجموعهای از محدودیتهای منحصر به فرد را ایجاد میکند. لیزر و مواد مورد استفاده برای چاپ هر ساختار باید در فضایی کوچکتر از اشیای تولیدی فعال شوند، محیط اطراف را سمی نکرده و به ساختار داخلی سلول آسیب نزنند.
محققان در اسلوونی ریزساختارهای پلیمری سفارشی را به طور مستقیم در داخل سلولهای زنده انسان با استفاده از روشی مبتنی بر لیزر که پلیمریزاسیون دو فوتونی نامیده میشود، ساختند. در این روش فضای داخلی سلول به مکانی برای ساخت و ساز زیستی مینیاتوری و دقیق تبدیل میشود.
این فرآیند با قرار دادن ماده چاپ درون سلول آغاز میشود. محققان با استفاده از سوزنهای شیشهای بسیار ریز، قطرات کوچکی از یک ماده مقاوم در برابر نور تجاری به نام IP-S را به سلولهای موسوم به HeLa در بدن انسان تزریق کردند. این ماده با دقت انتخاب شده تا با سلولهای زنده سازگار باشد، پس از سخت شدن غیرسمی باقی بماند و در صورت عدم تبدیل به یک ماده جامد کامل، حل شود.
هر قطره با اندازه ای در حدود 10 تا 15 میکرومتر، پس از تزریق، از طریق یک میکروسکوپ با دقت بالا در معرض تابش یک لیزر فوق سریع قرار گرفت. لیزر موجب شکلدهی سهبعدی دقیق این ماده در داخل سلول شده و در نهایت ریزساختارهای جامدی بدون آسیب زدن به محیط سلولی اطراف شکل می گیرد.
تأثیر این روش بر بقای هر سلول در مقایسه با سایر روشهای تهاجمی قابل توجه است. سلولهایی که ساختارهای چاپ شده را حفظ کرده بودند، عموماً رفتار طبیعی داشتند. آنها شکل معمول خود را حفظ کردند و به تقسیم ادامه دادند و تصویربرداری با گذشت زمان نشان داد که اشیاء چاپ شده کوچک با افزایش عمر سلول ها باعث بیشتر شدن عمر انسان می شوند.
با این حال، ساختارهای بزرگتر تأثیر قابل توجهی داشتند. اشیاء بزرگتر از 5 میکرومتر، تقسیم سلولی را حداقل یک ساعت به تأخیر انداختند و این امر نشان میدهد اجسام خارجی درون سلول میتوانند به طور نامحسوس رفتار آن را تغییر دهند.
در حال حاضر، موفقیت این روش به تزریق به تکتک سلولها متکی است و آن را به استفاده در مقیاس کوچک محدود میکند، اگرچه کاربرد مواد و روشهای انتقال بهتر باعث همهگیرشدن و افزایش سرعت موفقیت آن خواهد شد.
امکانپذیر کردن بیحسی موضعی دقیق، کنترل دقیق شرایط سلولها یا آزادسازی دارو در همان محل برنامهریزی شده برای درمان مؤثرتر از مزایای مهم این دستاورد علمی است.
