Ученые научились управлять животными с помощью наночастиц

Ученые научились управлять перемещениями лабораторных червей-нематод с помощью внедренных в их организм нагревающихся наночастиц, и полагают, что использование наночастиц также применимо для локального неразрушающего нагрева фрагментов живых клеток, необходимого в медицине для борьбы с раком, сообщается в статье исследователей, опубликованной в Nature Nanotechnology.

Авторы исследования, группа ученых под руководством Арнда Пралле (Arnd Pralle) из Университета Баффало (Нью-Йорк, США), использовала наночастицы феррита марганца MnFe2O4, которые внедрили в организм червей. Ученые показали, что нагревание этих частиц с помощью электромагнитного излучения радиочастотного диапазона, подаваемого извне, заставляло червей проявлять поведение, направленное на избежание перегрева.

При достижении определенной температуры наночастиц в организме червей - 34 градуса Цельсия - черви начинали пятиться назад, в сторону, противоположную первоначальному направлению движения.

Ученым пока неизвестен детальный клеточный механизм воздействия таких нагретых наночастиц на нервную систему червей, благодаря которому ученые могут влиять на поведение животных. Тем не менее, в отдельном эксперименте исследователи показали, что благодаря таким наночастицам они могут добиваться локального нагревания участков клеточных мембран в живых организмах, не повреждающего внутренности клетки, и таким образом влиять на работу клеточного аппарата.

Для демонстрации этого ученые использовали живые нервные клетки, выращенные в искусственной среде. Исследователи снабдили наночастицы специальным белковым покрытием, которое позволило частицам осесть на специальных белковых рецепторах на поверхности мембран выращенных клеток. Сами рецепторы также перетерпели модификацию - с помощью генетических методов ученые снабдили эти белки флуоресцентной частью, свечение которой под воздействием ультрафиолета затухало при достижении определенной температуры.

Сама же мембрана содержит в себе термочувствительный канал, который открывается и пропускает электрический ток ионов через поверхность клетки при температурном воздействии. Ученые показали, что с помощью нагревания наночастиц им удалось открыть эти каналы и запустить электрическую активность нервных клеток.

"Разработанный нами метод очень важен, так как позволяет нагревать только поверхность мембраны. Это дает возможность не губить саму клетку, внутри которой температурного изменения не происходит", - пояснил Пралле в интервью интернет-изданию Chemistry World.

Данный метод, по словам ученых, может быть полезен не только для изучения температурного воздействия на ткани, клетки или отдельные их фрагменты в живых организмах. Одним из возможных медицинских применений данного метода является борьба с раковыми опухолями.