Новое устройство играет живыми клетками в пинг-понг

Оригинальная система удержания и контроля за движением клеток во время работы напоминает старую видеоигру в "плоский" пинг-понг (Pong), однако, предназначена вовсе не для развлечения. О ярком достижении сообщила группа учёных, которой руководит Пэйюй Чиоу (Pei-Yu Chiou) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Эта картинка кому-то может напомнить о заре видеоигр и старых игровых автоматах, но на деле перед нами миниатюрный чип, а "мячики" – живые клетки (кадр New Scientist).

Новый миниатюрный прибор представляет собой пластину, прикрытую стеклом, со свободным пространством между ними, в котором плавают микроскопические частицы, подлежащие изучению, например — живые клетки.

При помощи лазера на поверхности устройства формируются любые подвижные рисунки, служащие виртуальными "стенками", удерживающими клетки в заданных позициях или перемещающие "подопечных" между ними. Однако, свет действует на клетки вовсе не напрямую и в этом — красота изобретения Чиоу и его команды.

Пэйюй Чиоу возглавляет университетскую лабораторию оптоэлектроники и биожидкостей (Optoelectronic Biofluidic Laboratory), специализирующуюся на микроустройствах, совмещающих оптические, магнитные и электрические компоненты (фото UCLA).

Лазерные системы удержания микрообъектов давно известны, но они не годятся для биологических исследований. Дело в том, что для надёжного манипулирования крошечными телами необходимы очень яркие лучи с потоком энергии в мегаватт на квадратный сантиметр. А они рискуют просто сжечь клетки.

Другой способ манипуляции живыми объектами — электрические поля — более нежный, но точность оставляет желать лучшего. Потому исследователи из США решили построить более удачную версию "суперпинцета".

Новая "чашка Петри в стиле хайтек" является комбинацией обоих принципов, давшей учёным новые возможности. Дно этой "чашки" покрыто сеткой из фотодетекторов, а над каждой такой ячейкой размещены два полупрозрачных электрода — один внизу, а один сверху.

Упрощённая схема прибора и примеры световых рисунков, гоняющих клетки как мячики для пинг-понга (иллюстрация Hsan-yin Hsu et al.).

Когда свет попадает на детектор, к электродам подключается внешний источник напряжения. Именно электрическое поле и сдвигает живые клетки, а не сам лазер, мощность которого может быть мала и не тревожит "подопытных".

Зато лазером можно нарисовать в пределах "чашки" разнообразные линии и круги, заставляя клетки перемещаться под давлением этих "световых стен". Причём устройство позволяет легко разделять и соединять в группы единичные клетки и управлять движением каждой из них по отдельности — за это отвечает как раз малый шаг "пикселей".

Эта система пригодится для биологических исследований, в том числе в тех, где требуется проводить длительную культивацию клеток в контролируемых условиях, — полагают авторы прибора. Детали своей разработки учёные представили в статье в журнале Lab on a Chip.