Углеродная нанотрубка – новый инструмент клеточного биолога
 Изображение показывает преимущества нанотрубки по сравнению с "классической" стеклянной пипеткой. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
До сих пор традиционным инструментом клеточного биолога была стеклянная пипетка. Этот инструмент позволяет, проникая через оболочку, внедрять внутрь клетки определенные вещества и проводить самые разнообразные внутриклеточные исследования.
Стекло кажется чуть ли не идеальным материалом для подобного инструмента, ведь оно химически не воздействует на исследуемую клетку. Но, к сожалению, оно не так уж и совершенно, если речь идет о наномасштабах. Ограниченные функциональные возможности достаточно крупного «манипулятора» и слабые механические свойства оставляют ученым не так много возможностей. Для расширения спектра проводимых экспериментов необходимо придумать альтернативный инструментарий, в первую очередь обладающий большей механической прочностью. Самое главное, что при этом инструментарий должен быть достаточно миниатюрным для того, чтобы не вызывать разрушений в исследуемой клетке.
В развитии этого направления на помощь исследователям приходят новые достижения в области нанотехнологий, а именно, углеродные нанотрубки – цилиндрические структуры, представляющие собой свернутые гексагональные графитовые плоскости. В работе, опубликованной недавно в журнале Nanotechnology, группа ученых из США показала, что весьма перспективной является замена стеклянных инструментов одной из разновидностей углеродных нанотрубок.
Исследователи не только разработали методику изготовления таких инструментов, но и успешно реализовали свою задумку на практике. Диаметр острия созданного ими инструмента – не более 15 нм; для сравнения - подобными размерами обладают многостенные углеродные нанотрубки. Разработанная методика вовлекает такие процессы, как некаталитическое химическое замещение паров метана на внутренних стенках кварцевых шаблонов, которые сами по себе являлись нанопипетками. Методика подразумевает, что отдельные свойства полученных инструментов можно контролировать при помощи варьирования параметров газового потока в упомянутом процессе.
Исследователи показали и еще одно важное свойство полученного инструмента: структура углеродной нанопипетки, а вместе с тем и ее электрические свойства, могут «настраиваться» при помощи обработки инструмента высокой температурой в вакуумной камере уже после формирования «базовой» структуры.
Ввиду особых механических и электрических свойств углеродных наноструктур, замена стеклянных инструментов нанотрубками может открыть новые горизонты перед учеными. В частности, на практике уже было обнаружено, что углеродная нанопипетка может с легкостью проникать в клетку и оставаться в ней длительное время, не вызывая ответной реакции (т.е. обеспечивая независимость процесса от наличия «наблюдателя»). Измерения показывают, что после проникновения сквозь клеточную оболочку, уровень кальция в клетке остается тем же, что и при использовании стекла. Это позволяет проводить при помощи нового инструмента исследования, подразумевающие длительное присутствие пипетки в образце.
Также по теме:
Источники: