В экспериментах, проводимых в Университете Калифорнии в Беркли, ученые нашли способ мгновенно обнаруживать смерть клетки, что позволит создавать датчики, реагирующие на наличие любого опасного для человека и других форм жизни отравляющего вещества, что особенно актуально против биологических атак террористов. Кроме того, на базе нового достижения можно будет проводить мгновенные анализы на эффективность тех или иных химических препаратов против раковых опухолей без проведения дорогостоящих и длительных клинических испытаний.

В исследовании, результаты которого были опубликованы 15 июня в выпуске журнала Sensors and Actuators, был получен микрочип, который определяет на электрическом уровне жизнеспособность клетки.

Этот биодатчик способен обнаруживать изменения в электрическом сопротивлении мембраны клетки за миллисекунды после того, как она была подвержена воздействию яда. В результате удалось выяснить, что после того, как клетка подвергается воздействию токсинов, ее электрическое сопротивление резко понижается, когда она умирает.

Это свойство нового чипа, позволяющего регистрировать наличие любого опасного для человека и других форм жизни химического вещества, дает возможность создать на базе него универсальный датчик по выявлению любых ядохимикатов или отравляющих веществ.

"Красота и простота этого устройства состоит в том, что оно обнаруживает смерть клетки непосредственно и мгновенно", сказал Борис Рабински, профессор механических разработок и биоинженерии в Университете Калифорнии в Беркли и один из авторов этого чипа. "Это микроэлектромеханическое устройство будет неоценимо в обнаружении биохимических атак со стороны террористов, потому что в этом случае не будет времени на всякого рода лабораторные анализы."

Три года назад, Рабински и его коллега - Йонг Хуанг изобрели чип, который комбинирует живущую биологическую клетку с электронной схемой. Этот бионический чип служит началом нового направления в развитии технологий, которое когда-нибудь человечество приведет к созданию по существующим меркам фантастических биоэлектронных машин - киборгов.

В новом проекте этого бионического чипа, клетка по существу живет в культуре богатой питательным веществом и находящейся между двумя электродами на кремниевой пластине. Электроды непрерывно исследуют мембрану клетки и отслеживают количество электрического тока, который способен через нее пройти. Неповрежденная мембрана не будет позволять ему проходить, кроме определенных условий.

Одно из этих условий - смерть клетки. В момент ее гибели клеточная мембрана становится дырявой и ломается. Это позволяет различным ионам проходить через мембрану клетки и замыкать контакты цепи, что легко фиксируется датчиком.

Это изменение в мембранной проходимости формирует основу и для иных исследований жизнеспособности клеток, где применяется колориметрическое или флуоресцентное окрашивание. Окрашенные молекулы могут пройти только через мембрану мертвых клеток. Например, при анализе на токсичность химикатов к раковым клеткам можно увидеть мертвые клетки светящимися в микроскопе, если химикат подействовал и уничтожил опухоль.