Управління поведінкою тварин за допомогою гарячих наночасток

Уявіть собі контроль над іншою живою істотою на відстані. Здається, що це з розряду наукової фантастики, проте учені університету Буффало показали, що вони дійсно можуть стимулювати клітини невеликих хробаків для управління їх рухами.

Використовуючи кластери з підігрівом магнітних наночастинок, вчені впливали на клітинні мембрани, що дало їм можливість дистанційно впливати на рух іонних каналів, нейтронів і навіть поведінку тварин. Їх результати були опубліковані в липні у науковому журналі Nature Nanotechnology.

«Розвиваючи метод, який дозволяє використовувати магнітні поля з метою стимуляції клітин, як у пробірці, так і в природних умовах, ці дослідження допоможуть нам розгадати сигнальні імпульси, які контролюють поведінку тварин», – сказав Арнд Прал у прес-релізі. (Арнд Прал – доктор філософії, доцент фізики в Коледжі мистецтв і наук університету Баффало).

Цей метод контролю включає вплив на клітинну мембрану радіочастотним магнітним полем. Магнітне поле нагріває наночастинки в організмі, стимулюючи клітини. У дослідах з хробаками вчені використовували невеликі нематоди «C. Elegans». Як тільки температуру потоку підвищили до 93,2 градуса за Фаренгейтом, – хробаки змінили свій курс. «93,2 градуса – це поріг в природі, він викликає реакцію «ухилення» – говорить Прал.

Вплив наночастинок на хробаків зафіксовано в короткому відео. Спочатку хробаки повзають самі по собі, а коли включається магнітне поле – більшість із них негайно міняє свій курс.

У цьому експерименті важливу роль відіграє точність у зміні температур. Також дослідники визнають, що на сьогоднішній день про теплопровідність на нанорівні відомо вкрай мало.

Проте, вчені відзначають, що їх метод дозволяє  впливати тільки на клітинні мембрани, уникаючи вбивства або навіть нагрівання самої клітини. Хоча клітинна мембрана нагрівається, але температура в її середині  не змінюється

Учені університету Буффало розробили спеціальний флуоресцентний зонд, який може вимірювати, коли наночастинки нагріваються до потрібної температури 93,2 F.

«Інтенсивність флуоресценції вказує на зміну температури, – пояснив Прал. – Це свого роду нанорозмірний термометр, він дозволяє нам легко вимірювати зміни температури на нанорівні».

На відстані шести нанометрів ці крихітні наночастинки здатні легко розповсюджуватися між клітинами. При дії електромагнітним полем, клітини були активовані рівномірно по великій площі. Це підтверджує можливість впливу на все тіло в цілому, – повідомляється у звіті університету Буффало.

Прал вважає, що ці дослідження допоможуть розробити інноваційні ліки для лікування тварин, таких як неврологічні порушення, в результаті недостатньої нейростімуляціі.

Учені говорять, що наступним кроком буде дослідження іншого роду реакцій, якими можна  управляти саме таким чином.