Інженери зі Стенфордського університету розробили радіочастотні мітки (RFID), які можуть легко вміститися в клітку організму - їх розмір становить лише 22 мікрони. Ці пристрої, аналогічні чіпам у проїзних квитках або на книгах у магазинах, дозволяють безконтактно ідентифікувати об'єкти. За словами авторів, основне застосування для таких систем - поточне дослідження стану окремих клітин. Робота опублікована в журналі, коротко про неї повідомляє.
Щоб визначити pH, тиск або концентрацію речовин у цитоплазмі, вчені використовують флуоресцентні барвники, мікророзмірні оптичні резонатори і різні наночастинки. Ті змінюють своє світіння або оптичні властивості при зміні навколишнього середовища, що і фіксують прилади. Однак такий підхід не універсальний - під кожен варіант необхідно розробляти свій метод вимірювання.
Автори нової роботи запропонували універсальну платформу для дослідження стану одиночних клітин, засновану на радіочастотних мітках. Вони являють собою електронний чіп, пов'язаний з антеною - завдяки антені він може як безконтактно отримувати енергію зі змінного магнітного поля, так і передавати сигнали про свій стан. Існуючі радіочастотні мітки мають розміри антен близько міліметрів або сантиметрів - набагато більше характерного розміру клітин. Саме антени обмежують мініатюризацію пристроїв.
Для розробки міток дослідники використовували стандартні методи літографії. Металева антена (22 мікрони) і мікрочіп були поміщені в оболонку з оксиду кремнію - так фізики домоглися біосумісності мітки з клітинами. Як зчитувач сигналу використовували пару антен удвічі більшого розміру, яка працювала в гігагерцевому діапазоні, за словами авторів, це приблизно вдесятеро посилювало сигнал мітки.
Щоб помістити мітки в об'єкт дослідження вчені просто дозволяли клітинам (меланоми миші) поглинути їх. У майбутньому дослідники планують створити пристрій для поточного аналізу стану клітин. Воно буде влаштовано наступним чином. Клітини з мітками будуть переміщуватися через тонкий капіляр. Посередині капіляра буде розташовуватися антена-зчитувач, яка і рахує стану чіпів у клітинах. В якості корисної інформації, яку будуть передавати мітки може бути концентрація різних речовин, вимірювана мікросенсорами - наприклад, сенсорами глюкози. Енергію для роботи сенсорів буде генерувати антена мітки.
Внутрішньоклітинні сенсори дозволяють у деталях стежити за роботою клітин. Наприклад, За допомогою флуоресцентних маркерів кальцію біоінженерам з Колумбійського університету вдалося записати «думки» гідри.