Sztuka czy terapia? Tatuaże dla komórek mogą odmienić nasze ciała na zawsze

Tatuaże ozdabiają nasze ciała, ale wizja umieszczania ich na organach wewnętrznych czy wręcz pojedynczych komórkach, brzmi jak rodem wyjęta z filmu SF. Wkrótce może stać się to rzeczywistością i znacząco przybliżyć nas do integracji człowieka z maszyną.
Tatuaże na komórkach kiedyś będą standardem? /Fot. JHU

Tatuaże na komórkach kiedyś będą standardem? /Fot. JHU

Temat modyfikacji organów wewnętrznych i tworzenia biotatuaży został poruszony w filmie “Zbrodnie przyszłości” Davida Cronenberga. Można by uważać, że to kolejna “nierealna” wizja przyszłości, ale ma ona naprawdę sporo wspólnego z otaczającym nas światem.

Czytaj też: Boisz się krwi i nie lubisz bólu? Te tatuaże są idealne dla Ciebie

Nowa technika tatuowania złota na żywych tkankach to kierunek w stronę integracji ludzkich komórek z urządzeniami elektronicznymi. Opierając się na tzw. litografii nanoimprintowej, można wydrukować żywe komórki mysich fibroblastów ze wzorami nanokropek i nanodrutów ze złota. Zespół uczonych z Johns Hopkins University pod kierunkiem prof. Davida Graciasa przekonuje, że to rozwiązanie może mieć niesamowite zastosowania zdrowotne. Opisano je w Nano Letters.

Prof. David Gracias mówi:

Jeśli wyobrażamy sobie, dokąd to wszystko zmierza w przyszłości, chcielibyśmy mieć czujniki umożliwiające zdalne monitorowanie i kontrolowanie stanu poszczególnych komórek oraz środowiska otaczającego te komórki w czasie rzeczywistym. Gdybyśmy mieli technologie umożliwiające śledzenie stanu zdrowia izolowanych komórek, być może moglibyśmy diagnozować i leczyć choroby znacznie wcześniej, a nie czekać, aż cały narząd zostanie uszkodzony.

Tatuaże jak z filmu SF

Świat nauki już od jakiegoś czasu pracuje nad zintegrowaniem elektroniki z żywymi tkankami, co przełożyłoby się na lepsze implanty słuchowe, rozruszniki serca czy szyny stabilizujące kości. Wciąż istnieją jednak poważne przeszkody, które świadczą o braku kompatybilności tkanek z elementami elektronicznymi.

Czytaj też: Deprywacja sensoryczna. Co się dzieje z mózgiem odciętym od dopływu bodźców?

Zespół prof. Graciasa pracuje nad rozwojem technologii biosensorów, które są nietoksyczne i nieinwazyjne dla organizmu, a tatuaże idealnie do tego się nadają. Wypełniają one lukę między żywymi komórkami lub tkankami a konwencjonalnymi czujnikami i materiałami elektronicznymi – są w zasadzie jak kody kreskowe lub kody QR.

Prof. David Gracias dodaje:

Mówimy o umieszczeniu czegoś w rodzaju elektronicznego tatuażu na żywym obiekcie dziesiątki razy mniejszym niż główka szpilki. To pierwszy krok w kierunku wprowadzenia czujników i elektroniki do żywych komórek.

Naukowcy wykorzystali technikę litografii nanoimprintowej, która w dużym uproszczeniu przypomina użycie stempla do odciskania wzorów w nanoskali na materiale. Uzyskane struktury były w stanie przylegać do miękkich komórek przez 16 godzin, nawet gdy te się poruszały! Udało się tego dokonać zarówno w przypadku mysich fibroblastów, jak i szczurzych mózgów.

Tatuaże na narządach, a nawet komórkach są dzisiaj możliwe dzięki litografii nanoimprintowej /Fot. JHU

Nanolitografia jest stosunkowo prosta i niedroga, więc badania stanowią ważny krok w kierunku opracowania bardziej skomplikowanej elektroniki (elektrod, anten i obwodów) do integracji nie tylko z żywymi tkankami, ale także z miękkimi materiałami (np. hydrożelami), które są niekompatybilne z żywymi tkankami.

Czytaj też: Tatuaże mogą zawierać szkodliwe związki. Opalanie i infekcje bakteryjne mogą je uwalniać

Prof. David Gracias tłumaczy:

Udowodniliśmy, że możemy przymocować złożone nanoprzewody do żywych komórek, jednocześnie zapewniając, że komórka nie umrze. To bardzo ważny wynik, że komórki mogą żyć i poruszać się wraz z tatuażami, ponieważ często istnieje znaczna niezgodność między żywymi komórkami a metodami stosowanymi przez inżynierów do produkcji elektroniki.

Zespół planuje spróbować dołączyć bardziej złożone nanoobwody, które mogą pozostać na miejscu przez dłuższy czas. Chcą również eksperymentować z różnymi typami komórek.