Cellulære stilladser omkablet til at lave mikroskopiske jernbaner

I nervesystemet fungerer mikrotubulus-netværk både som strukturer, der forbinder nerveceller og som et middel for nervesystemet til at transmittere kemiske signaler, der producerer fornemmelse. Zaferani sagde, at forskere stadig arbejder på at forstå elementer af mikrotubuli-vækst og kemiske egenskaber. Men han sagde, at forskerholdet ville vide, om de kunne udnytte netværkene til praktiske anvendelser.

"Ingeniører og fysikere er begyndt at studere mikrotubuli som komponenter til at bygge nye materialer og teknologier," sagde han. "Der er mange mysterier om deres grundlæggende egenskaber, men vi ved nok til at begynde at tænke på, hvordan vi kunne konstruere disse systemer."

Sammen med medforsker Ryungeun Song arbejdede Zaferani på at skabe et system til at kontrollere væksten af ​​mikrotubuli i renrumslaboratorierne på Princeton Materials Institute.

Ved hjælp af specialiseret udstyr inden for mikro/nanofabrikation og mikrofluidik kontrollerede forskerne nøjagtigt væksten af ​​mikrotubuli-grenene. De var i stand til at justere vækstens vinkel og retning og var i stand til at skabe mikrostrukturer, hvori mikrotubuliernes vækstretning blev reguleret.

Zaferani sagde, at Materials Institute tilbød en unik blanding af udstyr og ekspertise, som ville være svære at finde andre steder.

Forskerne planlægger at følge op ved at lede kemisk last langs mikrotubuli-grenene. Målet er at bygge et kontrollerbart kemikalietransportsystem. I en beslægtet indsats undersøger de også brugen af ​​mikrotubuli-netværk som et værktøj som en mikropincet, der udøver fysisk kraft på utroligt små genstande.

Petrys forskergruppe har længe samarbejdet med Stone, Donald R. Dixon '69 og Elizabeth W. Dixon professor i Mechanical and Aerospace Engineering, i skæringspunktet mellem biologi og væskedynamik. De hyrede Song, en maskiningeniør, der havde fokuseret på mikrofluidik i sit kandidatarbejde; og Zaferani, en biofysiker, der havde studeret de tegn, der hjælper pattedyrs sædceller med at navigere mod et æg.

Stone, som ofte samarbejder med kolleger inden for ingeniørvidenskab og naturvidenskab, sagde, at blanding af ekspertise fra forskellige discipliner ofte fører til bemærkelsesværdige resultater.

"Jeg finder det meget interessant at finde problemer, der involverer væskemekanik på andre områder," sagde han. "Ofte finder jeg et emne, der er dårligt forstået af forskerne på den anden side og dårligt forstået af mig selv, og sammen arbejder vi på at finde ud af det."

Flere oplysninger: Meisam Zaferani et al., Opbygning af cytoskelet-kredsløb på chip via forgrenede mikrotubuli-netværk, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2315992121

Journaloplysninger: Proceedings of the National Academy of Sciences

Leveret af Princeton University