Антенны используют свет для обнаружения мельчайших электрических сигналов в жидких средах, позволяя фиксировать клеточные взаимодействия в режиме реального времени.
Инженеры из Массачусетского технологического института (MIT) создали технологию для изучения электрической активности живых клеток — крошечные беспроводные антенны, использующие свет для обнаружения электрических сигналов. Технология может помочь в диагностике и лечении различных заболеваний, в том числе аритмии и болезни Альцгеймера.
Созданные учеными антенны OCEAN (органические электрорассеивающие антенны) в сто раз тоньше человеческого волоса и способны регистрировать малейшие электрические сигналы в жидких средах. В отличие от традиционных устройств для изучения биоэлектрической активности клеток, требующих множества проводов, предложенный метод позволяет одновременно получать данные с тысяч точек измерения, используя только световые сигналы.
Ключевым элементов технологии стало использование специального полимера PEDOT:PSS, который меняет характер рассеивания света в зависимости от электрической активности окружающих клеток. По словам соавтора исследования Бенуа Дебиоля, это свойство материала обнаружили случайно: ученые экспериментировали с полимером, покрытым золотыми наночастицами, но обнаружила, что сам полимер работает гораздо эффективнее.
Изменение свойств полимерной антенны в зависимости от внешней среды. Изображение: Benoit Desbiolles et al., Science Advances
Антенны из полимера притягивают или отталкивают положительные ионы из окружающей жидкой среды, когда поблизости есть электрическая активность. Это влияет на химическую конфигурацию и электронную структуру материалы, изменяя коэффициент преломления. В результате, когда исследователи направляют свет на антенну, его интенсивность изменяется пропорционально электрическому сигналу, присутствующему в жидкости.
Технология может произвести революцию в изучении клеточных процессов и разработке лекарств, считают ученые. «Это создаст беспрецедентные возможности для понимания фундаментальной биологии и измененной сигнализации в болезненных состояниях», — отмечает руководитель исследования профессор Деблина Саркар.
