«Визуализация микро - и наноструктуры клеток в нативном состоянии с измерением жесткости и электрической проводимости клеточных мембран"

1. Характеристика созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции
Цель работы: создание нового метода клеточной диагностики с нано-метровым уровнем пространственного разрешения на основе объединения метода измерения проводимости ионных каналов клеточных мембран с ис-пользованием микропипеток (“patch clamp” метод) с методом сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ метод), обеспечивающим визуализацию микро- и наноструктур на поверхности клеточной мембраны и измерение ее механи-ческой жесткости.
Исследования проводились на сканирующем зондовом микроскопе NanoEducator, работающем в туннельном режиме, а также в атомно-силовом режиме в полуконтактной моде.
Изучена литература по patch-clamp методу и объединению в одну ме-тодику patch-clamp и СЗМ методики исследования биологических клеток.
Разработана технология и изготовлен опытный образец универсального СЗМ датчика, обеспечивающий одновременные измерения в режиме полу-контактной силовой моды и измерения ионных токов. Получены изображения тест-объектов и биологических клеток с помо-щью зонда в виде нанопипетки. С помощью атомно-силового микроскопа можно изучать особенности локального силового взаимодействия зонда с поверхностью и на основании результатов данных исследований судить о свойствах поверхности различ-ных образцов.
Выводы. Таким образом, исследования разработанного нами пьезорезонансного датчика с зондом в виде стеклянной нанопипетки, показали, что датчик дан-ного типа позволяет получать адекватные СЗМ изображения биологических клеток, находящихся в жидкой среде, измерять локальную механическую жесткость и электрическую проводимость нанообъектов. Применение подоб-ного датчика позволяет объединить СЗМ и «patch clamp» метод в одном при-боре при условии, что будет решена проблема закрепления исследуемых кле-ток на твердой подложке в жидкой среде.
2. Области и масштабы использования полученных результа-тов
В результате выполнения НИР разработан датчик, который может быть использован в сканирующем зондовом микроскопе NanoEducator в полукон-тактной моде.
В настоящее время ЗАО “Нанотехнологии-МДТ” (г. Зеленоград) со-вместно с ООО “НТ-СПб” (г. Санкт-Петербург) выпущено около 200 прибо-ров NanEducator, укомплектованных штатными пьезорезонансными датчика-ми с вольфрамовыми иглами. Разработанный нами датчик с нанопипеткой может дополнить линейку штатных пьезорезонансных датчиков с вольфра-мовой иглой, что существенно расширит диагностические возможности при-бора и сделает его особенно привлекательным при исследовании в области живых систем. “Upgrade” имеющихся приборов NanoEducator за счет допо-ставки 7 датчиков с нанопипеткой (в штатной комплектации поставляется 7 датчиков с вольфрамовой иглой) дает оценку в рыночной потребности около 1 500 датчиков. Учитывая, что в 2008-2009 годах предполагается выпустить еще около 300 – 500 приборов типа NanoEducator, рыночная оценка для раз-работанного продукта дает величину около 5 000 датчиков.
Отметим, что данный датчик может быть адаптирован к СЗМ, выпус-каемым различными, в том числе зарубежными фирмами, учитывая этот факт рыночный потенциал данной разработки может быть увеличен на 2 порядка.