Беспроводной наноразмерный вольтметр способен вести измерения электрической активности внутри отдельной клетки.
Нановольтметр: Чем померить клетку

Чтобы понять все детали жизни клетки, ее развития и патологий, необходимо иметь как можно более полную картину и химических, и физических процессов, происходящих в ней. И если биохимические исследования на субклеточном уровне уже давно не являются новинкой, то измерение физических свойств в таком масштабе лишь сейчас становится доступным.

Один из приборов, необходимых для таких исследований, создан группой Рауля Копельмана (Raoul Kopelman). Им стал вольтметр — сферический прибор диаметром всего 30 нм. С его помощью ученым удалось впервые провести замеры потенциалов электрического поля внутри клетки. До сих пор максимум, на что были способны научные инструменты, позволяли исследовать лишь потенциалы клеточной мембраны. Теперь же множество наноразмерных вольтметров можно буквально впрыснуть в клетку; каждый из них работает независимо. Наночастица несет молекулы красителя, чувствительного к напряжению электромагнитного поля. Под воздействием синего света они начинают флуоресцировать красным и зеленым, в зависимости от напряжения окружающего поля.

Кстати, в ходе этих первых проб было показано, что цитозоль (нечто вроде геля, заполняющего клетку) обладает довольно высоким электромагнитным потенциалом. «Стандартно считается, что напряжение поля в цитозоле нулевое, — рассказывает Рауль Копельман, — однако все 13 областей клетки, которые мы смогли замерить, показали очень высокое напряжение, порядка 15 млн. вольт на метр». Для сравнения: напряжение естественного поля в обычном доме составляет от 5 до 10 вольт на метр, а под высоковольтными линиями достигает 10 тыс. вольт на метр. Все это крайне озадачило ученых, которым еще предстоит объяснить, откуда внутри клетки берется такое высокое напряжение.

Новый инструмент пригодится не только для одних фундаментальных исследований. К примеру, известно, что изменения электромагнитного поля на клеточных мембранах наблюдается при целом ряде заболеваний, в том числе болезни Альцгеймера и раке. Электростимуляция клеток считается перспективным средством лечения и восстановления нормального их роста.

Меж тем, появляется все больше инструментов и приборов с приставкой «нано» — например, пипетка, способная дозировать растворы с точностью до фемтолитра; скальпель, способный делать надрезы на отдельной клетке.

По публикации PhysOrg.Com