เซลล์สังเคราะห์ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อเลียนแบบการทำงานบางอย่างที่ทำโดยเซลล์ที่มีชีวิต ถือเป็นคำมั่นสัญญาสำหรับการประยุกต์ใช้ในเทคโนโลยีชีวภาพและการแพทย์ อย่างไรก็ตาม แม้แต่เซลล์ชีวภาพที่เล็กที่สุดก็ยังมีความซับซ้อนอย่างมาก และการสร้างเซลล์เทียมที่มีชีวิตต้องเผชิญกับอุปสรรคมากมาย นักวิจัยในห้องแล็บ ที่มหาวิทยาลัย เพิ่งมีความก้าวหน้าในการเผชิญ
กับความท้าทาย
เหล่านี้: การแลกเปลี่ยนสสารและข้อมูลข้ามขอบเขตของเซลล์การเขียนนักวิจัยทำงานร่วมกับกลุ่มที่มหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ แสดงให้เห็นถึงการขนส่งโมเลกุลขนาดเล็กที่ปราศจากการรั่วไหลผ่านช่องนาโน ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมในระยะทางที่ไม่เคยมีมาก่อน ในอนาคต
งานของพวกเขาอาจช่วยในการสร้างเซลล์เทียม และยังช่วยในการศึกษาและจัดการกับเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตเซลล์ภายในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์จำเป็นต้องแลกเปลี่ยนสสารและสื่อสารกันเพื่อให้แน่ใจว่าพวกมันจะอยู่รอดร่วมกัน เนื่องจากเซลล์แต่ละเซลล์ถูกล้อมรอบด้วยเยื่อไขมันที่โมเลกุลทางชีววิทยาหลายชนิด
ไม่สามารถทะลุผ่านได้ วิวัฒนาการจึงได้สร้างกลไกที่ทำให้สิ่งกีดขวางนี้สามารถผ่านเข้าไปได้ ตัวรับส่งสัญญาณ ตัวขนส่ง และรูพรุนจะถ่ายทอดข้อมูลและช่วยให้โมเลกุลระหว่างเซลล์และภายนอกผ่านได้ ในขณะที่ส่วนสัมผัสของเซลล์ เช่น จุดต่อช่องว่างจะเชื่อมต่อภายในเซลล์ข้างเคียงโดยตรง
และช่วยให้เซลล์มีการแพร่กระจายของโมเลกุลขนาดเล็กจากเซลล์สู่เซลล์ ในการเลียนแบบกระบวนการเหล่านี้ในระบบเทียม “นักวิจัยได้พัฒนาเซลล์สังเคราะห์ที่วางติดกันซึ่งสามารถสื่อสารผ่านรูขุมขนโปรตีนบนเยื่อหุ้มเซลล์ได้” ผู้เขียนคนแรก Yi Li ผู้ร่วมวิจัยอธิบาย “อย่างไรก็ตาม การพัฒนาระบบเซลล์
สังเคราะห์ที่เซลล์สามารถสื่อสารและแลกเปลี่ยนวัสดุในระยะทางที่ไกลขึ้นยังคงเป็นสิ่งที่ท้าทาย”โครงสร้างโปรตีนที่อำนวยความสะดวกในการสื่อสารระหว่างเซลล์กับเซลล์ในชีววิทยานั้นสร้างขึ้นจากกรดอะมิโนแบบ “จากล่างขึ้นบน” – ข้อมูลที่เข้ารหัสในลำดับจะแปลเป็นโครงสร้าง โมเลกุลขนาดใหญ่
ทางชีวภาพ
อีกชนิดหนึ่งคือ DNA ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการจัดเก็บข้อมูลในเซลล์ แต่เนื่องจากความสะดวกในการสังเคราะห์และศักยภาพในการสร้างโครงสร้างระดับสูง สาขาของนาโนเทคโนโลยี DNA จึงก้าวไปไกลเกินกว่าการพิสูจน์แนวคิดครั้งแรกเมื่อ 30 ปีที่แล้ว ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา นักวิทยาศาสตร์ได้ประกอบ
โครงสร้าง 2 มิติและ 3 มิติที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นจาก DNA รวมถึงโครงตาข่าย ท่อ รูปทรงเรขาคณิต และแม้แต่การแสดงงานศิลปะของใบหน้ายิ้ม ในความพยายามที่เรียกว่า DNA ในการศึกษาของพวกเขา นักวิจัยของ ได้รวม DNA ซึ่งเป็นสะพานเชื่อมเยื่อหุ้มของถุงคล้ายเซลล์และสร้างช่องเล็ก ๆ
สำหรับโมเลกุลที่จะข้ามผ่านท่อนาโน DNA ที่ประกอบขึ้นเองทางวิศวกรรม จากการหาปริมาณฟลักซ์ของโมเลกุลสีย้อมเข้าไปในถุง พวกเขาแสดงให้เห็นว่ารูพรุนขนาดสั้นทำให้เมมเบรนสามารถซึมผ่านไปยังสีย้อมได้ พวกเขายังตรวจสอบว่าความเร็วของการขนส่งนี้สอดคล้องกับการแพร่กระจาย
จากนั้นทีมได้ขยายงานนี้ไปยังท่อนาโน DNA ที่มีความยาวเฉลี่ย 700 นาโนเมตรและสูงสุดมากกว่า 2 อีกครั้ง การทดลองแสดงให้เห็นว่าการไหลเข้าของสีย้อมนั้นเพิ่มขึ้นเมื่อมีโครงสร้าง DNA และฝาครอบสามารถจับการซึมผ่านได้ Li กล่าวว่า “โมเลกุลขนาดเล็กสามารถผ่านท่อได้โดยไม่มีรอยรั่ว
สิ่งเหล่านี้
แสดงให้เห็นว่าสำหรับโมเลกุลที่มีขนาดต่ำกว่าเกณฑ์ การรั่วไหลผ่านผนังด้านข้างของท่อดีเอ็นเอมีอิทธิพลเหนือการไหลเข้า ในขณะที่สำหรับโมเลกุลขนาดใหญ่ การแพร่กระจายจากต้นทางถึงปลายทางกลายเป็นกลไกที่ต้องการอธิบายว่าการจำลองดังกล่าวช่วยเสริมการทดลองในสองวิธี
“สามารถใช้เป็นเครื่องมือในการออกแบบเพื่อช่วยนักวิจัยออกแบบโครงสร้างระดับนาโนที่มีหน้าที่เฉพาะเจาะจง” เขากล่าว เช่น “จำลองจลนพลศาสตร์การประกอบตัวเองของโครงสร้างนาโน DNA ของเรา” แต่ยังช่วย “ตรวจสอบผลการทดลองและให้ ข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการทางกายภาพ”
ดึงความคล้ายคลึงกับท่อ “การศึกษานี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเป็นไปได้ที่จะสร้างท่อนาโนที่ไม่รั่วไหลโดยใช้เทคนิคง่ายๆ เหล่านี้ในการประกอบตัวเอง โดยเราผสมโมเลกุลในสารละลายและปล่อยให้พวกมันสร้างโครงสร้างที่เราต้องการ ในกรณีของเรา เรายังสามารถต่อท่อเหล่านี้เข้ากับจุดสิ้นสุดต่างๆ
ห้องปฏิบัติการมีแผนทะเยอทะยานสำหรับการประยุกต์ใช้ท่อนาโนเหล่านี้ “การพัฒนาในอนาคตรวมถึงการเชื่อมต่อเซลล์เทียมตั้งแต่สองเซลล์ขึ้นไปกับท่อนาโนดีเอ็นเอของเรา และแสดงการขนส่งโมเลกุลระหว่างเซลล์เหล่านี้ เราสามารถแสดง [ว่า] การขนส่งโมเลกุลส่งสัญญาณจากเซลล์หนึ่งสามารถเปิด/ปิด
การแสดงออกของยีนในอีกเซลล์หนึ่งได้” Li กล่าวกับทีมงานยังหวังที่จะ “ใช้ท่อนาโนเพื่อควบคุมการส่งโมเลกุลส่งสัญญาณหรือการบำบัดไปยังเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เพื่อศึกษาพฤติกรรมการส่งสัญญาณของเซลล์หรือเพื่อพัฒนากลยุทธ์การนำส่งยา”และเราคาดว่าโมเลกุลขนาดใหญ่
ของครอบครัวและหาห้องเงียบๆ เพื่อคิดถึงศาสตราจารย์ แห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ซึ่งทีมของเขากำลังทำวิศวกรรมย้อนกลับเกี่ยวกับระบบควอนตัมที่มีความยุ่งเหยิงอย่างมากในห้องปฏิบัติการของพวกเขา เพื่อดูว่ามีสเปซ-ไทม์แบบใดเกิดขึ้นบ้าง . ฉันไตร่ตรองว่าในปี 2017นักฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัย
ได้ข้อสรุปว่า “รูปทรงเรขาคณิตที่มีคุณสมบัติเหมาะสมที่สร้างขึ้นจากสิ่งกีดขวางจะต้องเป็นไปตามสมการแรงโน้มถ่วงของการเคลื่อนที่” (ในช่วงเวลา 90 วันการเขียนกายวิภาค ซึ่งเป็นสมมติฐานที่กำลังมีการสอบสวนทั่วโลกโดยทั่วไปจะอยู่ในรูปของเม็ดขนาดไมครอน สลับกับเส้นเลือดของเพชรและกราไฟต์
Credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
