Mногофункциональный наноразмерный клеточный эндоскоп

Многофункциональный наноразмерный клеточный эндоскоп

Ученые из Университета Дрекселя создали многофункциональный наноразмерный клеточный эндоскоп который позволяет проводить комплексные анализы, определять заболевания клетки на ранней стадии развития и проводить внутриклеточные инъекции лекарственных препаратов, без риска повреждения живой клетки...

 

Ученые из Университета Дрекселя создали многофункциональный наноразмерный клеточный эндоскоп

Многофункциональный наноразмерный клеточный эндоскоп

Он позволяет проводить комплексные анализы, определять заболевания клетки на ранней стадии развития и проводить внутриклеточные инъекции лекарственных препаратов, без чувствительного повреждения живой клетки Изображения клеток проколотых наноиглой, появляющиеся на обложках журналов и книг на протяжении последнего десятилетия, стали своеобразным символом нанотехнологий в медицине и биологи, но фактически наноиглы, с помощью которых можно «сделать укол» маленькой живой клетке, не вызывая ее существенного повреждения, не были реальностью до недавнего времени.

Рис.1. Многостенные углеродные нанотрубки прикреплены к кончику стеклянной пипетки, которая покрыта непроводящим эпоксидным полимером снаружи и проводящим – изнутри.


Команда инженеров, ученых и биологов из Института Нанотехнологий Университета Дрекселя , США (DNI, USA) разработала революционное решение "все-в-одном" в виде наноразмерного эндоскопа из углеродной нанотрубки которая прилагается к стандартной микропипетке из стекла - многофункциональный наноразмерный эндоскоп для инъекций и зондирования живых клеток, практически без риска их повреждения. Эта методика позволит определять заболевания клетки на ранней стадии и заранее проводить лечение с помощью безопасных внутриклеточных инъекций лекарственных препаратов, предотвращая дальнейшее развитие болезни.


В исследованиях под руководством директора Института Нанотехнологий (DNI) Юрия Гогоци (Dr. Yury Gogotsi), профессора материаловедения и инженерии, и доктора Гарри Фридмана, профессора электротехники, для оценки клетки использовался клеточный эндоскоп, построенный на основе нанотрубок, размером примерно в тысячу раз меньше, чем человеческий волос. Такой эндоскоп обеспечивает проникновение в живую внутриклеточную среду, обеспечивая комплексный анализ клетки на молекулярном уровне с помощью, электрических и оптических сигналов, отбора микропроб и введения флуоресцентных квантовых точек, практически не повреждая клеточной оболочки.

По словам профессора Юрия Гогоци, (prof. Yury Gogotsi) эндоскопы, созданные учеными из Университета Дрекселя, имеют наименьший размер из когда-либо испытуемых."Эндоскопы открывают возможность применения новой более продвинутой технологии, незаменимой для изучения основ жизнедеятельности как отдельной клетки, так и для всей молекулярной биологии в целом".

Ядро клетки первичного гепатоцита клетка первичного гепатоцита с красителями

Ядро клетки первичного гепатоцита прокалывается эндоскопом в 100 nm

Ядро клетки первичного гепатоцита на различных типах красителей, красным оттенком митохондрии

Обычно микробиологи, при проникновении в клеточные органелы и биомолекулы, необходимом для выявления заболеваний и анализа действия новых лекарственных препаратов на жизнедеятельность и функционирование клеток, уничтожают большее их количество. Для проведения внутриклеточных инъекций широко используются стеклянные микопипетки, которые из-за сравнительно больших своих размеров причиняют серьезные повреждения, травмируют или убивают живую клетку, кроме того, такие пипетки не предназначены для передачи информации в виде оптических или электрических сигналов внутри клетки.


Как рассказал профессор Гарри Фридман (Dr. Gary Friedman), у ученых возникла идея разработки зонда, минимально травмирующего клетку, с кончиком, который, находясь внутри клетки в течение длительного времени, смог бы передавать важную информацию в виде оптических и электрических сигналов, а также позволял проводить изъятие небольших проб внутриклеточного материала. Такой зонд напоминает эндоскоп, используемый врачами для выполнения операций, минимально травмирующих внутренние органы. Достаточно простой принцип данного эндоскопа, суть которого состоит в совмещении стеклянной микропипетки, которая обычно применяется в биологических исследованиях, с углеродной нанотрубкой на кончике, обеспечит его производство и широкое использование уже в ближайшем будущем.


Профессор Майкл Шарлоу (Dr. Michael Schrlau), руководитель научно-исследовательской лаборатории в Институте Кека при Центре Материаловедения и Инжиниринга Университета Дрекселя, заявил: "Сейчас мы создаем эндоскоп для демонстрации его возможностей и возможностей влияния на живую клетку, чтобы найти ответы на некоторые вопросы, которые давно интересуют микробиологов. Также мы активно занимаемся разработкой внутриклеточных эндоскопов с возможностью комбинационной светоскопии с повышенным рассеиванием света, благодаря технологии покрытия эндоскопа золотом.


Ученые из Университета Дрекселя получили на исследования и разработки нанотрубчатых эндоскопов грант Nanoscale Interdisciplinary Research Team National Science Foundation, а также финансирование от WM Keck Foundation.
По результатам исследований опубликована статья в журнале Multifunctional carbon-nanotube cellular endoscopes. Nature Nanotechnology 6 (2011) 57–64

По материалам:

Singhal, R., Orynbayeva, Z., Kalyana Sundaram, R., Niu, J., Bhattacharyya, S., Vitol, E., Schrlau, M., Papazoglou, E., Friedman, G., & Gogotsi, Y. Multifunctional carbon-nanotube cellular endoscopes. Nature Nanotechnology 6 (2011) 57–64, DOI: 10.1038/nnano.2010.241

Drexel Researchers Create Early Disease Detection and Drug Delivery Device for Single Living Cells// http://www.drexel.edu/news/headlines/drexel-researchers-create-early-disease-detection-and-drug-delivery-device-for-single-living-cells.aspx"

 

НОВОСТИ НАУКИ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

Поздравляем профессора Юрия Гогоци с вручением Ордена Дружбы от Китайского правительства, 29 сентября 2018

altНаграду профессору Юрию Гогоци вручал Вице-премьер министр Китая Лю Хе. Орден Дружбы - высшая государственная награда Китайской Народной Республики для иностранных граждан. Орден Дружбы - самая высокая награда Китая для иностранных экспертов, которые внесли выдающийся вклад в экономическое и социальное развитие страны.

 
15-я Ежегодная встреча Ялтинской Европейской Стратегии (YES) «Будущее поколение всего» состоялась в Киеве 13-15 сентября 2018

alt15-я Ежегодная встреча Ялтинской Европейской Стратегии (YES) «Будущее поколение всего» состоялась в Киеве 13-15 сентября 2018. В этой конференции, организованной международным форумом YES приняли участие ведущие политики, дипломаты, бизнесмены, общественные деятели и эксперты из 28 стран.

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци, который по версии Clarivate Analytics стал одним из самых влиятельных ученых в области физики в 2018 году!

Professor Yury GogotsiУченый украинского происхождения Юрий Гогоци, заслуженный профессор Университета Дрекселя, (Филадельфия, США) был назван известным рейтинговым агенством Clarivate Analytics одним из самых влиятельных ученых мирового класса по количеству цитирований его публикаций.

 
NAP 2018: Восьмая Международная конференция "Наноматериалы: применение и свойства", Затока, Украина, 9-14 сентября 2018,

2018 IEEE International Conference on “Nanomaterials Applications & Properties”

С 9 по 14 сентября на берегу Черного моря в пгт Затока (Одесская область) прошла уже традиционная 8-я Международная конференция «Наноматериалы: применение и свойства» (2018 IEEE International Conference on Nanomaterials: Applications & Properties) 

 
Участники проекта NANO2DAY из Materials Research Centre (MRC), Киев, Украина, в рамках международного научного сотрудничества посетили партнерскую организацию Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, Словакия, июль-сентябрь 2018

alt

Участники проекта NANO2DAY из Materials Research Centre (MRC), Киев, Украина, директор и руководитель проекта от MRC Алексей Гогоци и  Вероника Загородная в рамках международного научного сотрудничества посетили партнерскую организацию Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, Словакия, в соответствии с планом коммандировок по проекту.

Участники проекта от MRC работают в тесном сотрудничестве с исследователями из Института Полимеров, делятся своим опытом в синтезе двумерных наноматериалов (MXene), знакомятся и изучают последние разработки коллег  по полимерам и композиционным материалам.

 
Рабочая поездка по проекту NANO2DAY проф. Марии Омастовой в Центр Материаловедения, Киев, Украина, июль-август 2018

PrПрофессор Мария Омастова, Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, и директор Центра Материаловедения Алексей Гогоци, июль-август 2018Профессор Мария Омастова из Института полимеров Словацкой академии наук, Братислава, Словакия, посетила  Materials Research Centre, Киев, Украина, на протяжении июля-августа 2018 года по программе Горизонт-2020 в рамках проекта MSCA RISE NANO2DAY.

 
Первая международная конференция по максенам MXenes, Цзилиньский Университет, Чанчунь, Китай, 24-26 мая 2018

MXene conference 2018Встреча является первой международной конференцией, посвященной двумерным материалам максинам MXene, которая должна помочь ученым в изучении двумерных материалов и энергии взаимодействовать, а также обсуждать достижения и проблемы в различных областях.

 
6-я Международная конференция «Новые функциональные углеродные наноматериалы» на Восьмом форуме по новым материалам (CIMTEC 2018) в Перудже, Италия, 11-14 июня 2018

Фото Yury Gogotsi.6-я Международная конференция «Новые функциональные углеродные наноматериалы» в рамках 8-го Форума по новым материалам на CIMTEC 2018, проведенного в Перудже, Италия, посвящена недавним достижениям и задачам в области синтеза, структурного контроля и моделирования на мезо- и наномасштабах разнообразия малоразмерных аллотропов углерода, включая наноалмазы, алмазоподобный углерод, фуллерены, нанотрубки, графен и графеновые структуры, а также углеродные сети с высокой площадью поверхности, которые являются перспективными для ряда новых применений в области преобразования и хранения энергии, очистки воды, высокоскоростной наноэлектроники, оптоэлектроники, фотоники, квантовой обработки данных, квантовых вычислений, биоизмерения, доставки лекарств, медицинской визуализация, теплового управления, катализа, смазок и т. д.

 
Вручение диплома Почетного доктора КПИ им. Игоря Сикорского профессору Юрию Георгиевичу Гогоци

Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора КПИ, 14  мая 2018 г.Поздравляем профессора Юрия Гогоци с получением звания Почетного доктора Национального технического университета Украины" Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского ,14 мая 2018!

 
H2020-MSCA-RISE проект NANO2DAY, встреча участников проекта в Латвийском университете, 10-11 мая 2018 г.

altПроект H2020-MSCA-RISE NANO2DAY «Многофункциональные полимерные композиты, допированные новыми двумерными наночастицами для продвинутых применений», начался 1 мая 2018 года ипродлится 4 года. Он направлен на разработку новых многофункциональных композитов с выдающимися электронными и механическими свойствами за счет включения новых нанолистов MXene в полимерные матрицы. 

 
«Нанобиофизика: фундаментальные и прикладные аспекты», специальная сессия посвященная европейскому проекту assymcurv в рамках программы Horizon 2020

ilt logoC 2 по 5 октября 2017 в Физико-техническом институте низких температур (ФТИНТ) имени Б.И. Веркина НАН Украины прошла пятая Международная конференция «Нанобиофизика: фундаментальные и прикладные аспекты», организаторами которой выступили ФТИНТ имени Б.И. Веркина НАН Украины и Институт физики НАН Украины.

 
Рецепт безопасных батарей - добавка из наноалмаза

Исследователи из Дрекселя сообщили, что добавление наноалмазов к раствору электролита в литиевых батареях может предотвратить образование дендритов, тензор-подобных отложений ионов, которые со временем могут расти внутри батареи и вызывать опасные сбои. (Фото предоставлено Университетом Дрекселя и Университетом Цинхуа).С целью предотвратить опасные неисправности лептопов исследователи из Университета Дрекселя разработали рецепт, который может превратить раствор электролита - ключевой компонент большинства батарей - в защиту от химического процесса, который приводит к поломкам, связанным с батареями.

 
Рабочая поездка в Цзилиньский университет и международное сотрудничество

Visit to Jilin University, Changchun, ChinaАлексей Гогоци, директор Materials Research Centre с рабочей поездкой посетил Цзилиньский Университетв Чанчуне, Китай. Он провел рабочую встречу с профессором Юрием Гогоци , заслуженным профессором Университета Дрекселя, США. и Цзилиьского университета, а также профессором Хан Вей , исполнительным заместителем директора международного сотруднического Центра Талантов в Международном центре наук будущегою Они обсудили текущие совместные исследовательские работы по современным материалам для суперконденсаторов и других применений.

 
20 июня 2017 года по решению академического совета директору Института Наноматериалов им. А. Дж. Дрекселя, профессору Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора Института проблем материаловедения им. Францевича Национальной академии наук Украины

На фото слева направо: замдиректора Рагуля А.В., Баглюк Г. А., Заворотный М.Г., профессор Юрий Гогоци, ученый секретарь Картузов В.В. и академик Фирстов С.А. 20 июня 2017 года по решению академического совета директору Института Наноматериалов им. А. Дж. Дрекселя, профессору Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора Института проблем материаловедения им. Францевича Национальной академии наук Украины..

 
Команда Materials Research Centre 14 февраля 2018 на базе Национального авиационного университета посетила Информационный тренинг «Как написать успешный пропосал для программы Горизонт 2020»

horizon2020 семінарКоманда Materials Research Centre 14 февраля 2018 на базе Национального авиационного университета посетила Информационный тренинг «Как написать успешный пропосал  для программы Горизонт 2020» в рамках информационного дня НАУ.

 
Юрий Гогоци. Профессор наноматериалов и научный Эверест. Интервью для "Українська Правда. Життя"

altСейчас значительная часть жизни ученого Юрия Гогоци - это международные полеты из США по всему миру, лекции, открытие лабораторий, редактирование научного журнала ACS Nano (18-того в рейтинге Google Scolar среди тысяч). И как минимум две статьи каждый год для самых влиятельных научных журналов мира Nature и Science.

 
Юрий Гогоци – самый влиятельный ученый современной Украины - Канал 24

alt

Жизнь Юрия Гогоци – это постоянные перелеты между топовыми лабораториями мира, написание статей в лучших научных журналов мира и исследования материалов, которые могут изменить мир вокруг. Ученый из Киева ежегодно получает более миллиона долларов на лабораторные эксперименты, правда, только за границей. Прочитать лекции в Украине его приглашают крайне редко.

 
Интервью профессора Юрия Гогоци для Hromadske о науке, финансировании и перспективах

профессор Университета Дрекселя Юрий Гогоци Фото: Александр Попенко/ГромадськеЕго труды цитируют чаще, чем многих нобелевских лауреатов, он получает на исследования 2,2 миллиона долларов от родного университета, однако в Украине о Юрия Гогоци знают немногие: лишь несколько публикаций о нем в сети и 2-3 приглашение на выступления в год.

 
Лекция профессора Юрия Гогоци в НТУУ КПИ, 8 июня 13:00

Профессор Юрий  Гогоци, Университет Дрекселя, США

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»
Инженерно-физический факультет
Корпус №9, ауд. 101
Дата и время проведения: 8 июня в 13:00
Вход свободный

 
Научная лекция профессора Юрия Гогоци Открытие новых материалов и технологии будущего в ИПМ НАНУ, 7 июня 12:00

Профессор Юрий Гогоци

 Институт проблем материаловедения им.Францевича НАНУ

Главный корпус, Актовый зал (к. 208)

Дата и время проведения: 7 июня в 12:00

Вход свободный