Lézerfénnyel irányítható, sejtbefogó mikrorobotokat fejlesztettek ki Szegeden

Az egyedi sejtek vizsgálatát szolgáló eljárások, mint például az egysejt-genomika, proteomika vagy a képanalízisen alapuló morfológiai jellemzés az elmúlt évtizedben a biológiai kutatások homlokterébe került. Ezekhez a vizsgálatokhoz azonban gyakran szükséges a sejteket megfogni, forgatni, olykor szállítani is, amire számos módszert dolgoztak ki az elmúlt évek során. A legmodernebb eljárások a sejtek méretéhez hasonló méretű mikrofogókat használnak, de léteznek nagyfrekvenciás elektromos teret alkalmazó eszközök vagy a sejt környezetében lézeres melegítéssel lokális folyadékáramlást előidéző rendszerek is. Az optikai csipesz, amelynek megalkotását 2018-ban fizikai Nobel-díjjal jutalmazták, ugyancsak ezen eszközök sorába illeszkedik mint a sejtek nagy pontosságú mozgatására használható egyik leghatékonyabb módszer.

A sejtek megragadásának egy sokkal hatékonyabb módja a hozzájuk rögzített piciny fogantyúkon keresztüli indirekt csapdázás, amivel a csapdaerő jelentősen megnövelhető, és egyúttal elkerülhető az érzékeny sejtek intenzív fény okozta károsodása is. A fogantyúk használatának egyértelmű előnyei mellett a sejtek és a szerkezetek kezelése, valamint az a tény, hogy a fogantyúkat később nem lehet a sejtekről leválasztani, sokszor hátrányos lehet.

Erre a problémára dolgozott ki megoldást az SZBK Biofizikai Intézetének Kelemen Lóránd vezette kutatócsoportja szlovák partnereikkel együttműködve, akik az egyedi sejtekhez átmenetileg rögzíthető, deformálható polimer mikroeszközök új családját fejlesztették ki, amelyek a sejtek megfogását bármiféle kezelés nélkül teszik lehetővé. Ezek az eszközök apró robotokként működnek, képesek megragadni, mozdulatlanul megtartani, forgatni, szállítani és végül elengedni a vizsgált sejteket. A lézeres polimerizációval készített szerkezetek deformálható részei akár 300 nanométer vékonyak is lehetnek, így optikai csipesszel meg lehet őket hajlítani.

A kutatók az eljárásukban rejlő lehetőségeket háromféle struktúrán keresztül mutatták be, amelyeket három különböző sejtmanipulációs feladathoz terveztek. Az első egy sejtszállító eszköz, a második típus arra szolgál, hogy a sejtet a mikroszkópos képalkotáshoz mozdulatlanul tartsa. A harmadik típusú mikrorobot tulajdonképpen egy szerkezetpár, amelyet nagyon pontosan kontrollált módon előidézhető sejt-sejt kölcsönhatásokhoz terveztek. A pár egyik tagja az egyik sejtet tartja szilárdan, a másik, optikai csipesszel mozgatott szerkezet pedig a másik sejtet manőverezi az elsőhöz, végül egymáshoz nyomja őket.

A kutatók szerint a bemutatott optikai csipeszen és a specifikusan a feladathoz tervezett mikroeszközökön alapuló módszer lehetővé teszi a nem letapadó egyedi sejtek korábbiaknál hatékonyabb vizsgálatát, és igazolja, hogy a rugalmas anyagokon alapuló mikrorobotika hatalmas potenciállal rendelkezik a biológiai alkalmazásokban is.