Американские биофизики создали микроскопическое устройство из наноматериалов, золотой пленки и фрагментов ДНК, которое позволяет вводить в клетку произвольный набор молекул ДНК и других веществ, не повреждая ее оболочку, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.
На сегодняшний день генная терапия является одним из важнейших методов научных и медицинских исследований. Она позволяет ученым изучать работу организма и его отдельных клеток, не убивая их. Кроме того, многие генетически обусловленные болезни или обычные заболевания можно вылечить, заменив несколько генов.
Группа ученых под руководством Джеймса Ли (James Lee) из Университета штата Огайо в городе Коламбус (США) разработала методику "наноэлектропорации" (NEP), которая позволяет вставлять в клетку точно отмеренное количество генов или других молекул, не повреждая ее оболочку.
Электрохимические принципы этой технологии известны ученым еще с середины 80 годов прошлого века. В 1982 году немецкий биолог Эберхард Нойманн (Eberhard Neuman) выяснил, что при воздействии сильного электрического поля в клеточной мембране начинают появляться небольшие поры, способные пропускать чужеродные молекулы.
Как отмечают авторы статьи, наноэлектропорация не страдает основным недостатком ее предшественника - случайностью всех процессов, связанных с переносом генов внутрь клетки.
Генетический "шприц" Ли и его коллег состоит из двух микроскопических емкостей, соединенных каналом толщиной в несколько десятков нанометров. В одной из лунок находится клетка, а в другой - фрагменты ДНК или другие вещества.
В статье поясняется, что тонкий канал, покрытый золотом, действует в этом случае как электрическая пушка, которая "разгоняет" молекулы вещества до очень высокой скорости, что помогает им проникнуть внутрь клетки. Канал представляет собой самую сложную часть этого устройства, которая изготавливается в несколько этапов.
Сначала ученые поместили несколько переплетенных цепочек ДНК между двумя микроканалами в бруске из кремниевого полимера PDMS и покрыли его тонкой золотой пленкой. Затем они использовали этот брусок в качестве "пресса", при помощи которого они выдавили готовые "шприцы" из полимерного "желе".
В лунки рабочего устройства биологи вставляли электроды, по которым в емкости подавались импульсы тока с напряжением от 150 до 350 вольт. Над одной емкостью устанавливались специальные оптические "щипцы", при помощи которых можно было захватывать и двигать клетку, в которую планировалось вставить молекулы ДНК или другие вещества.
Ученые сравнили работу своего изобретения и обычных систем электропорации, вставляя в клетки светящуюся краску пропидиум йодид. "Шприц" авторов статьи работал быстрее других систем и позволял точно дозировать объем краски.
Кроме того, Ли и его коллеги смогли уничтожить культуру раковых клеток, вставляя в них специальную молекулу РНК Mcl-1, включавшую программу самоуничтожения.
"Мы надеемся, что наноэлектропорация станет в ближайшем будущем одним из инструментов диагностики и лечения рака - например, вставляя точно выверенное количество генов или белков в стволовые или иммунные клетки, вынуждая их развиваться в "правильном" направлении. Это позволит не беспокоиться о превышении дозы лекарства", - заключает Ли.
Американские ученые создали первую в мире искусственную медузу.
Для этого они использовали в качестве основы кремниевую структуру, на которой они вырастили клетки сердца, взятые у крыс.
С помощью электрического разряда им удалось заставить это создание начать сокращаться примерно так же, как это делает обычная медуза.
Это достижение ученых из Калифорнийского технологического института и Гарвардского университета описывается в статье, помещенной в журнале Nature Biotechnology.
Такое биоустройство служит доказательством возможности конструировать различные органы и простые формы жизни в лабораторных условиях.
Поскольку медузы использует для передвижения в воде примерно тот же механизм, что и сердце человека для перекачки крови, это достижение особенно важно.
На пути к биороботам
"Когда я увидел медузу в аквариуме Новой Англии, - рассказывает Кевин Кит-Паркер, профессор биотехнологии и прикладной физики в Гарварде, - я немедленно осознал, что сходство между ней и сердцем человека открывает путь к созданию бионасоса".
Две группы исследователей работали в течение нескольких лет над понимание основных факторов, лежащих в основе механизма движения медуз в воде, в том числе взаимное расположение мускулов и взаимодействие их тел с физической средой.
Сравнение механизмов движения
Поведение медузоида при движении напоминает реальный механизм движения медузы
Это помогло им в реконструкции этого механизма в форме искусственного организма.
Они воспользовались силиконовой матрицей для создания медузообразного тела с восемью конечностями. :stupor:
Затем они нанесли на тело рисунок из раствора, содержащего специально подобранные белки, который напоминал строение реальной медузы.
На этом рисунке как на матрице стали выращиваться клетки сердечной ткани крыс, которые в результате образовали искусственный мускул, способный к автономным сокращениям.
Затем исследователи поместили это медузообразный организм в резервуар с электропроводящим раствором; им удалось привести его в движение разрядом электричества, и искусственный мускул стал ритмично сокращаться.
Этот квазиорганизм способен перемещаться в жидкой среде и даже имитировать те движения, которые настоящая медуза совершает при заглатывании жертвы.
Искусственный организм?
"Я был поражен тем, как, используя сравнительно немногие компоненты – силиконовую основу и клетки, которые мы разместили на ней – мы сумели воспроизвести довольно сложные модели поведения при плавании и питании, которые мы наблюдаем в случае настоящих медуз", - говорит Джон Дабри, профессор аэронавтики в КТИ.
Исследователи намереваются продолжить работу над искусственной медузой. Они хотят заставить ее совершать повороты и двигаться в определенном направлении.
Они также намерены ввести в нее простое устройство управления, которое способно реагировать на окружающую среду и воспроизводить более сложные модели поведения типа движения к источнику света или пищи.
Можно вырастить в океане упыря размером в кубический километр, который будет душить подводные лодки, или утягивать их в пучину...
Сюжет из научной фантастики в самое ближайшее время может стать реальностью: ученые из детского госпиталя Бостона разработали специальные частицы, которые при попадании в кровеносную систему снабжают кровь достаточным количеством кислорода, чтобы человек мог перестать дышать и оставаться при этом живым.
Специалисты заявляют, что благодаря изобретению пациенты с повреждением дыхательного аппарата смогут сохранять жизнедеятельность в течении 15–30 минут. Это позволит медикам спасать ежегодно миллионы жизней без угрозы необратимого повреждения головного мозга или остановки сердца вследствие нехватки кислорода. Раствор успешно протестирован на животных, у которых отказали легкие. После введения раствора животные оставались живыми, не прибегая к дыханию.
«Дыхательный» раствор насыщен молекулами кислорода, «завернутыми» в молекулярные конверты из молекул жира размером 2–4 мкм. Таким образом, кислород не покидает раствор до тех пор, пока конверты не поглощаются клетками. Раствор не требует специального режима транспортировки, поэтому он может войти в состав аптечек машин «Скорой помощи». Одна доза раствора может содержать в 3–4 раза больше кислорода, чем растворено в крови обычного взрослого человека.
Нанотехнологии в биологии и медицине
23 Апр 2015 12:09 #6
limarodessa wrote:
Приведенный глубокоуважаемым Владимырычем релиз это несколько другой чем применение искусственных носителей кислорода случай но здесь нельзя не вспомнить о перфторане - плазмозамещающем средстве при помощи которого пытались компенсировать кровопотери в том числе и главным образом с целью доставки кислорода в ткани иными чем гемоглобин субстанциями. Однако существует мнение (кто хочет может скачать на рутрекере лекцию корифея советской и российской гематологии Воробьева) что при кровопотере смерть наступает не в результате недостатка носителя кислорода (оказывается организм много часов в состоянии справится с оной недостачей), а - из-за банального обезвоживания. Поэтому в то время когда в Афганистане раненым советским военнослужащим вливали перфторан, американцы снабжали муджахедов пакетами (на который например когда уже оторваны обе ноги воинствующий пуштун ложился задницей чтобы давлением физраствор поступал в иглу) с плазмозамещающей жидкостью и раненый просто втыкал себе в живот иглу и ждал эвакуации
Польские исследователи работают над созданием искусственной пчелы, задачей которой будет помощь в выращивании растений. ... прототипный рой искусственных пчел. Если это устройство удастся построить, оно станет первым таким механизмом в мире
Впервые удалось приготовить необычный самодвижущийся гель на основе микротрубочек — белковых внутриклеточных структур, входящих в состав цитоскелета и исполняющих роль столбовой дороги для моторных белков кинезинов, которые двигаются вдоль микротрубочек, используя энергию гидролиза АТФ.
Для получения геля исследователи из Университета Брандейса (США) добавили к микротрубочкам небольшой полимер, способствующий образованию тубулярных ансамблей и, в итоге, даже целой движущейся сети. Капля воды, содержащая такой гель, может находиться в состоянии постоянного движения на масляных или просто плоских поверхностях без каких-либо внешних сил. Взгляните на танец микротрубочек внутри самодвижущейся водной капли:
Каждая молекула АТФ обеспечивает молекулу кинезина энергией всего на 8 нм пути по поверхности микротрубки. Но тысячи кинезинов, бегущих по многочисленным микротрубкам, заставляют содержащую их 100-микрометровую каплю безостановочно перемещаться по плоской поверхности. Таким образом, в руках исследователей оказалась очень простая биосистема, способная к автономному макроразмерному передвижению, на примере которой биохимики и физики-теоретики могут проверять состоятельность своих теорий в области молекулярных моторов.
Подробнее о самодвижущимся геле и его значении для биологии и биохимии можно узнать из статьи, опубликованной в журнале Nature.
Ученые из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли создали микроскопический привод на основе оксида ванадия, удельная сила которого превышает силу человеческих мышц на три порядка. Работа опубликована в журнале Nanoletters, а ее краткое содержание приводит сайт лаборатории.
Изобретение привода стало неожиданным результатом работы ученых, занимавшихся фазовым переходом в оксиде ванадия. Этот материал при нагревании свыше 65 градусов из изолятора становится проводником. При этом, как установили авторы, переход сопровождается сжиманием материала в одном и расширением в двух других направлениях.
Обычно при создании электронных устройств сжимаемость нежелательна, так как она может стать причиной разрывов контактов. Однако она позволяет использовать оксид ванадия для создания микроскопических приводов миниатюрных машин.
В созданном авторами прототипе привода имеется восемь полос оксида ванадия, покрытых с одной из сторон металлическим хромом. Нагревание одной из полос на 15 градусов Цельсия (при помощи тока или лазерного луча) приводит к тому, что она сгибается подобно пальцу на руке. При одновременном нагревании всех полосок прототип совершает характерные хватательные движения.
Ученые из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли создали микроскопический привод на основе оксида ванадия, удельная сила которого превышает силу человеческих мышц на три порядка. .... сгибается подобно пальцу на руке. При одновременном нагревании всех полосок прототип совершает характерные хватательные движения.
Рука Терминатора
интересно, а какой КПД, может пора экскаваторы (в т.ч. шагающие) такие производить?
Нанотехнологии в биологии и медицине
13 Нояб 2015 19:36 #14
Можем здесь использовать весь аппарат квантовой механики:одномерное или многомерное движения, потенциальные ямы и барьеры и уравнения волновые Шредингера и их конкретизация...
Нанотехнологии в биологии и медицине
13 Нояб 2015 20:04 #15
Хотелось бы понять действия механизма сшивания потенциалов поверхностей материалов, ДНК и человеческого тела, а также соответственнно электростатические индукции...И какой электростатический или механический потенциал взаимодействия соседних и дальних элементов ДНК??? Какой потенциал взаимодействия: здоровые участки телаа - больная раком часть тела??? Какие температурные потенциалы и градиенты температур и закономерности там фигурируют???
Нанотехнологии в биологии и медицине
13 Нояб 2015 20:39 #17
igororusak357 wrote:
ПРЕКРАСНО!!! Дальше добиваться результатов достигнуть еще больших рекордов во времени...
Вот видите Владимырыч - оказывается есть ещё потенциал для роста - можно рассмотреть возможность разработки методики вонзания в липку в пикосекундные интервалы
Нанотехнологии в биологии и медицине
13 Нояб 2015 20:41 #18
limarodessa wrote:
Вот видите Владимырыч - оказывается есть ещё потенциал для роста - можно рассмотреть возможность разработки методики вонзания в липку в пикосекундные интервалы
Да, в Одессе похоже других потенциалов больше нету...
Нанотехнологии в биологии и медицине
19 Нояб 2015 12:11 #20
На пост igororusak357 ..
Можно вводить в медицину и биофизику - фононы и гамильтониан электрон-фононного взаимодействия, и геометрические формы изучаемых областей (плоскость, сферы, эллипсы и эллипсоиды и др. неправильные формы)
Вводить то можно, как результат то проверить этого ввода ..
ps - "Кошачий корм стал на 20% вкуснее. Как они это узнали? Как они этого добились?"
- "Это как раз очень просто. Насыпаем корм, тянем кота от миски. Усилие замеряем динамометром".
Нанотехнологии в биологии и медицине
19 Нояб 2015 20:26 #22
Это, наверно, самая таинственная тема на форуме. Черт его знает, о чем здесь идет речь, но что каждый пост тянет на Нобелевку - это очевидно каждому непредвзятому наблюдателю.
Нанотехнологии в биологии и медицине
29 Дек 2015 16:29 #25
Для гр. igororusak357
Вы можете постить подобный хлам в quantoforum.ru/sad/561-koroli-i-kapusta
или сразу в Книгу Флуда и Спама
Если Вы соизволите проигнорировать данное предупреждение, то "так вас ждет такое, что это не слыхано, и вся Одесса будет о вас говорить" (с)
Нанотехнологии в биологии и медицине
26 Янв 2016 16:01 #27
Так как в клетке по ее природе уже есть ДНК, то введение нового ДНК может задействовать механизм дегенерации такого человека, что и может преследоваться криминальными законами.
Нанотехнологии в биологии и медицине
27 Янв 2016 14:50 #28
Извините, я просто не понял до конца тогда - сути задачи!!! Я прекрасно знаю и знал, честное слово: размер клетки - это микрометры, а размеры наноматериалов - это на два, три порядка меньше, так что кол в липку, естественно,- не можна ни в коем случае попасть!!! Извините!!!
Нанотехнологии в биологии и медицине
27 Янв 2016 15:02 #29
Больше, чем пятнадцать лет назад, я решал задачи за мединститут: действие лекарств там - подчинялось и вероятностным законам, то есть одно лекарство действует на организм - с такой-то вероятностью, по массе и т.д. И самое главное: в мединститутских задачах - время действия лекарств: подчиняется дифференциальным уравнениям - согласно которым,- движутся также молекулы, атомы, электроны!!! Поэтому я и спросил - нельзя ли: в биологии и медицине - использовать весь аппарат высшей математики и теоретической, а также общей физики - изучать в клетках гамильтониан электрон-фононное взаимодействия и физические потенциалы и биопотенциалы?!.
Нанотехнологии в биологии и медицине
26 Июнь 2019 08:59 #30
“Семья в Хабаровске съела личинки червей-паразитов и попала в тяжелом состоянии в больницу.
По данным Территориального органа Росздравнадзора по Хабаровскому краю и Еврейской автономной области, в настоящее время врачи КГБУЗ «ГКБ № 10 Хабаровска» борются за жизнь членов семьи (родителей и ребенка), попавших в медучреждение с диагнозом «трихинеллёз».
Прочитав в Интернете положительные отзывы о, якобы, «волшебной силе мощного иммуностимулятора», взрослые выпили сами и дали несовершеннолетнему ребенку псевдо-вакцину, которая представляет из себя взвесь живых личинок трихинелл - разновидности червей-паразитов. Спустя две недели семья в полном составе в тяжелом состоянии была доставлена бригадой скорой медицинской помощи в городскую больницу.
В настоящее время правоохранительные органы Хабаровского края разбираются с создателем псевдо-вакцины – ветеринаром по образованию.”
Хотелось бы понять действия механизма сшивания потенциалов поверхностей материалов, ДНК и человеческого тела, а также соответственнно электростатические индукции...И какой электростатический или механический потенциал взаимодействия соседних и дальних элементов ДНК??? Какой потенциал взаимодействия: здоровые участки телаа - больная раком часть тела??? Какие температурные потенциалы и градиенты температур и закономерности там фигурируют??? 
Это чистейшей воды снопизЬмЪ ... 