Сканирующая капиллярная микроскопия как средство нанокапиллярной печати

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Контролируемое манипулирование культивируемыми клетками и локальная доставка макромолекул и веществ являются до сих пор нерешенными задачами экспериментальной биологии. Внутриклеточное введение различных терапевтических средств, включая биологические препараты и супрамолекулярные агенты, сложно реализуема из-за естественных биологических барьеров, необходимых для защиты клетки. Эффективная доставка нуклеиновых кислот, белков, пептидов и наночастиц имеет решающее значение для клинического внедрения новых технологий, которые могут принести пользу лечению заболеваний с помощью генной и клеточной терапии. Используя капилляр, можно локально нанести на клетку требующееся вещество или даже ввести его внутрь клетки, а в дальнейшем оценить его влияние на морфологию с помощью инструментов сканирующей капиллярной микроскопии (СКМ). Эти возможности делают метод капиллярной микроскопии перспективным для целей биомедицины.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. И. Ахметова

МГУ имени М.В.Ломоносова; ООО НПП "Центр перспективных технологий"

Email: yaminsky@nanoscopy.ru
ORCID iD: 0000-0002-5115-8030

к.ф.-м.н., науч. сотр.

МГУ имени М.В.Ломоносова, физический факультет

Россия, Москва; Москва

Т. О. Советников

МГУ имени М.В.Ломоносова; ООО НПП "Центр перспективных технологий"

Email: yaminsky@nanoscopy.ru
ORCID iD: 0000-0001-6541-8932

асп., вед. инж.

МГУ имени М.В.Ломоносова, физический факультет

Россия, Москва; Москва

А. Д. Терентьев

МГУ имени М.В.Ломоносова; ООО НПП "Центр перспективных технологий"

Email: yaminsky@nanoscopy.ru
ORCID iD: 0009-0009-1528-5284

асп., прогр.

МГУ имени М.В.Ломоносова, физический факультет

Россия, Москва; Москва

И. В. Яминский

МГУ имени М.В.Ломоносова; ООО НПП "Центр перспективных технологий"

Автор, ответственный за переписку.
Email: yaminsky@nanoscopy.ru
ORCID iD: 0000-0001-8731-3947

д.ф.-м.н., проф., ген. дир.

МГУ имени М.В.Ломоносова, физический факультет

Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Elnathan R. et al. Engineering vertically aligned semiconductor nanowire arrays for applications in the life sciences. Nano Today 9. 2014. PP. 172–196. https://doi.org/10.1016/j.nantod.2014.04.001
  2. Tay A. The benefits of going small: nanostructures for mammalian cell transfection. ACS Nano. 2020. Vol. 14. PP. 7714–7721. https://doi.org/10.1021/acsnano.0c04624
  3. He G. et al. Nanoneedle platforms: the many ways to pierce the cell membrane. Adv. Funct. Mater. 2020. Vol. 30. P. 1909890. https://doi.org/10.1002/adfm.201909890
  4. Liu R. et al. High density individually addressable nanowire arrays record intracellular activity from primary rodent and human stem cell derived neurons. Nano Lett. 2017. Vol. 17. PP. 2757–2764. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6b04752
  5. Abbott J. et al. Optimizing nanoelectrode arrays for scalable intracellular electrophysiology. Acc. Chem. Res. 51. 2018. PP. 600–608. https://doi.org/10.1021/acs.accounts.7b00519
  6. Chen Y. et al. Emerging roles of 1D vertical nanostructures in orchestrating immune cell functions. Adv. Mater. 32. 2020. P. e2001668. https://doi.org/10.1002/adma.202001668
  7. Wang Z. et al. Interrogation of cellular innate immunity by diamond-nanoneedle-assisted intracellular molecular fishing. Nano Lett. 2015. Vol. 15. PP. 7058–7063. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b03126
  8. Leitao S.M. et al. Spatially multiplexed single-molecule translocations through a nanopore at controlled speeds. Nat. Nanotechnol. 2023. Vol. 18. PP. 1078–1084. https://doi.org/10.1038/s41565-023-01412-4
  9. Varongchayakul N. et al. Single-molecule protein sensing in a nanopore: a tutorial. Chem. Soc. Rev. 47. 2018. PP. 8512–8524. https://doi.org/10.1039/c8cs00106e
  10. Chau C.C. et al. Macromolecular crowding enhances the detection of DNA and proteins by a solid-state nanopore. Nano Lett. 20. 2020. PP. 5553–5561. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c02246
  11. Confederat S. et al. Next-generation nanopore sensors based on conductive pulse sensing for enhanced detection of nanoparticles. Small. 2023. https://doi.org/10.1002/smll.202305186
  12. Chau C.C. et al. Single molecule delivery into living cells. Nat Commun. 2024. Vol. 15. No. 1. P. 4403. https://doi.org/10.1038/s41467-024-48608-3
  13. O’Connell M.A. et al. Positionable vertical microfluidic cell based on electromigration in a theta pipet. Langmuir. 2014. Vol. 30. PP. 10011–10018. https://doi.org/10.1021/la5020412
  14. McKelvey K. et al. Meniscus confined fabrication of multidimensional conducting polymer nanostructures with scanning electrochemical cell microscopy (SECCM). Chem. Comm. 2013. Vol. 49. PP. 2986–2988. https://doi.org/10.1039/c3cc00104k
  15. Pastre D. et al. Characterization of AC mode scanning ion-conductance microscopy. Ultramicroscopy. 2001. Vol. 90. PP. 13–19. https://doi.org/10.1016/s0304-3991(01)00096-1
  16. Rheinlander J., Schaffer T.E. An accurate model for the ion current–distance behavior in scanning ion conductance microscopy allows for calibration of pipet tip geometry and tip–sample distance. Anal. Chem. 2017. Vol. 89. No. 21. PP. 11875–11880. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.7b03871
  17. Lukashenko S.Y. et al. Behavioral features of the approach curve of a scanning ion-conductance microscope. J. Surf. Investig. 2023. Vol. 17. PP. 585–591. https://doi.org/10.1134/S1027451023030096
  18. Sovetnikov T.O. et al. Characteristics of the use of scanning capillary microscopy in biomedical research. Bio-Medical Engineering 57. 2023. Vol. 4. PP. 250–253. https://doi.org/10.1007/s10527-023-10309-4
  19. Rodolfa K.T. et al. Two-Component Graded Deposition of Biomolecules with a Double-Barreled Nanopipette. Angewandte Chemie International Edition. 2005. Vol. 44. No. 42. PP. 6854–6859. https://doi.org/10.1002/anie.200502338
  20. Akhmetova A.I. et al. Scanning capillary microscopy for biological applications. NANOINDUSTRY. 2024. Vol. 17. No. 6. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2024.17.6.364.370

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис.1. Эквивалентная принципиальная схема для объяснения падения величины регистрируемого ионного тока между Ag/AgCl электродами в капилляре и в среде при прохождении наночастицы через отверстия капилляра. Rp отражает сопротивление среды капилляра, ri – внутренний радиус капилляра, rчастицы – радиус частицы, α – угол при вершине капилляра

Скачать (71KB)
Метаданные
3. Рис.2. Принципиальная схема процесса нанесения капель электролита на смачиваемую подложку

Скачать (112KB)
Метаданные
4. Рис.3. Капля на кончике капилляра. Диаметр капли около 10 мкм

Скачать (125KB)
Метаданные

© Ахметова А.И., Советников Т.О., Терентьев А.Д., Яминский И.В., 2024