Микрожидкостной биочип позволит исследователям не только безбоязненно перемещать культуру клеток внутри лаборатории, но проводить эксперименты в полевых условиях.
Инкубатор на кончике пальца: Карманные колонии

Методы культивирования клеток в лабораторных условиях практически не изменились за последние лет сто. Клетки и питательные вещества помещают в планшет и ставят в традиционный инкубатор размером с небольшой холодильник. Внутри поддерживают необходимые параметры: температуру, влажность и содержание углекислого газа. Однако каждый раз при извлечении планшета из инкубатора для наблюдения эти оптимальные условиях нарушаются, что может приводить к гибели клеток.

В отличие от этого, миниатюрный инкубатор является автономной системой и не требует внешнего источника тепловой энергии. Для этого ученые во главе с Дженнифер Блейн Кристен (Jennifer Blain Christen) cкомбинировали кремниевые микрочипы с системой тончайших жидкостных канальцев, часть которых намного тоньше человеческого волоса, а сам микроинкубатор получился размерами не больше пальца.

Микроканалы инкубатора, выполненные из мягкого полимерного материала, позволяют с легкостью вводить внутрь питательные вещества и контролировать их перемещение. При этом работающая под управлением компьютера электроника поддерживает температуру, оптимальную для жизнедеятельности и размножения клеток. Стенки инкубатора прозрачны, что позволяет наблюдать за процессом с помощью микроскопа или камеры, не нарушая условия их культивирования.

Содержащую клетки каплю среды вводят в порт инкубатора, после чего она перемещается по микрожидкостному каналу. Аналогичным образом производят смену питательной среды. Под действием силы тяжести клетки опускаются и прикрепляются к поверхности микрочипа, содержащего простейший проволочный нагревательный элемент. В чип также встроен сенсор, непрерывно контролирующий температуру среды культивирования. Первая модель инкубатора соединена с компьютером при помощи кабеля, однако разработчики утверждают, что очень скоро появится беспроводная версия прибора.

Газопроницаемая мембрана обеспечивает обмен углекислого газа и кислорода, однако не допускает бактериального заражения. В случае чрезмерного роста колонии через один из микрожидкостных канальцев с помощью шприца можно ввести фермент, который позволит отделить от поверхности и удалить избыток клеток, не повреждая при этом первичную культуру.

В настоящее время изобретатели продолжают работать на усовершенствованием своего детища. Они надеются разработать метод наблюдения за клетками с помощью оптических световодов, а также метод стимуляции и регистрации электрической активности клеток.

Самое серьезное внимание ученых привлекают перспективы создания микроскопических инструментов для исследований — прежде всего, портативных анализаторов. О некоторых из них мы уже писали: «Лаборатория в кармане», «Лаборатория на бумаге», «Новая чувствительность».

«Коммерческая биотехнология»