Слон размером 10 микрометров внутри живой клетки. Физики впервые напечатали объект прямо в цитоплазме — и клетка выжила

Слон размером десять микрометров появился там, где раньше работали только вирусы и белки, — внутри живой человеческой клетки. Словенские физики впервые напечатали микроскопические объекты прямо в клеточном пространстве и доказали, что клетка после такой процедуры не погибает и продолжает делиться.

Исследователи из Института имени Йожефа Стефана в Любляне разработали метод внутриклеточной 3D-печати и описали результаты в журнале Advanced Materials. Команда показала, что лазер позволяет «вырастить» внутри клетки заданную структуру с высокой точностью, а сама клетка сохраняет жизнеспособность даже при наличии инородного объекта.

За последние годы биоинженерия регулярно стирает грань между лабораторией и научной фантастикой. Система CRISPR-Cas дала ученым инструмент для редактирования генома, в чашках Петри выращивают органоиды, нейроны подключают к микрочипам. Теперь к списку добавилась возможность конструировать твердые микроструктуры прямо в цитоплазме.

Технологическая база известна давно. Трехмерную печать применяют с 1980-х годов, а в биологии используют двухфотонную полимеризацию. Лазер облучает фоточувствительную смолу и «сшивает» материал с точностью до сотен нанометров. Ранее таким способом создавали микрокаркасы для регенерации тканей, которые затем вводили в организм. Прямо внутри живой клетки печатать никто не решался.

Словенская группа выбрала для эксперимента клетки HeLa — линию раковых клеток человека, способную бесконечно делиться и давно ставшую стандартом в биомедицинских исследованиях. В клетку вводили каплю биосовместимой фотосмолы, затем направляли лазер и формировали нужную геометрию. Неполимеризованная часть постепенно растворялась, а затвердевшая структура оставалась внутри.

Ученые напечатали несколько объектов: геометрические формы, конструкции по типу «дровяной кладки», а также микробаркоды для маркировки клеток. Самым наглядным примером стал миниатюрный слон длиной около 10 микрометров, который продемонстрировал детализацию метода.

После печати исследователи проверили, как инородные структуры влияют на клеточную жизнь. Клетки не пытались «вытолкнуть» напечатанные объекты, продолжали существовать и делиться. При делении структура переходила в одну из дочерних клеток, что подтвердило стабильность конструкции внутри цитоплазмы.

Метод пока находится на ранней стадии, однако открывает дорогу к новым инструментам в биомеханике, биоэлектронике и адресной доставке лекарств. В перспективе внутриклеточная печать позволит создавать микромашины и датчики прямо в живых клетках, чтобы изучать механические и биологические реакции изнутри или усиливать клеточные функции. Клеточная инженерия в таком сценарии выходит за пределы естественных ограничений и приближается к созданию гибридных, «киборгизированных» клеток.