‘Интеллектуальные’ материалы совершенствуют контроль над формой и размером

Учёные придумали многообразие детальных трёхмерных микроструктур, известных как гидрогели, и показали, что они способны расширять и изгибать гидрогели, изменяя химическую среду в которой они были построены.

Гидрогели находились в разработке последние несколько десятилетий и сейчас находятся в использовании как часть микроустройств на биологической основе, диагностических технологий в медицине, для доставки лекарств к клеткам, а так же в тканевой инженерии. Но будущие возможности применения этих 'интеллектуальных материалов' опираются на более усовершенствованный способ контроля над их структурой.

Работа Шер и Кер является основой для более точного контроля над гидрогелями. Среди множества применений, по словам Шер, учёные получат возможность лучше выращивать бактерии с целью понимания болезней.

Появляется совершенно новый способ взаимодействия с культивируемыми клетками, как утверждает Шер, микроструктуры могут быть использованы для захвата отдельных клеток, и в изолированном состоянии можно будет выращивать клоны этих клеток для более подробного изучения.

В качестве доказательства концепции, исследователи построили прямоугольную структуру в виде дома с крышей, в которую они поместили, а затем освободили бактерию E. Coli (грамотрицательные палочковидные бактерии). Бактерии были помещены в дом через дверь в виде дымохода, где они оказались в ловушке в форме кольца. Через дымоход сложно было выбраться из дома. Оказавшись внутри, они двигались внутри пространства, как бы бегая по кругу. Когда исследователи увеличили уровень PH культуры клеток, изменился объём пространства, в результате чего основание дома прорвалось и  бактерии освободились.

Динамично повышая или понижая объём микроструктур, Шер надеется глубже изучить феномен, в котором бактерии способны регулировать экспрессию генов в соответствии с плотностью их популяции. Система регуляции экспрессии генов (quorum sensing) важна в исследовании патологий некоторых бактерий, вызывающих заболевание, таких как Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка).

Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка)

Другие структуры, которые удалось создать исследователям, это петли, присоединяющие микросферы к поверхностям, структуры в виде цветка и микро-руки, которые в диаметре меньше четверти волоска.