أعلنت فرق بحثية في سلوفينيا عن إنجاز علمي فريد، حيث تمكنت من تصنيع هياكل دقيقة ثلاثية الأبعاد مباشرة داخل خلايا بشرية حية، باستخدام تقنية طباعة تعتمد على الليزر تعرف باسم تصلّب البوليمر ثنائي الفوتون. ويأتي هذا التطور ليفتح آفاقًا جديدة لدراسة وظائف الخلايا وقياس التغيرات الكيميائية داخلها، أو حتى تطبيق قوى ميكانيكية محددة داخل الخلية.
وقال الباحثون إن الخلايا البشرية صغيرة جدًا ومكتظة بالعضيات والبروتينات، حيث يبلغ حجمها حوالي 20 ميكرومتر، أي خُمس عرض شعرة الإنسان تقريبًا. وقد شكلت هذه المساحة المحدودة تحديًا كبيرًا أمام إدخال هياكل صلبة دون التأثير على حياة الخلية.
واستخدم الفريق إبرًا زجاجية فائقة الدقة لحقن قطرات صغيرة من مادة IP-S، وهي بوليمر متوافق مع الحياة الخلوية وغير سام بعد تصلبه، في خلايا HeLa البشرية. بعد ذلك، تعرضت كل قطرة لليزر فائق السرعة عبر مجهر دقيق، ما سمح بترسيخ المادة عند نقاط محددة فقط، وبناء هياكل ثلاثية الأبعاد دقيقة دون الإضرار بالمكونات الداخلية للخلية.
وأظهرت التجارب طباعة أشكال متنوعة داخل الخلايا، منها فيل صغير بحجم 10 ميكرومتر، وشعارات مختبرية، وهياكل شبكية مجوفة، ومجسمات كروية صغيرة. وبيّنت الصور أن النوى الخلوية تغيّرت شكلها لتوفير مساحة للهياكل المطبوعة، فيما استمرّت الخلايا التي بقيت على قيد الحياة في الانقسام والنمو بشكل طبيعي.
وأظهرت النتائج أن حوالي 55% من الخلايا التي احتوت على هياكل مطبوعة لم تعد حية بعد 24 ساعة، وهو معدل مشابه للتقنيات الغازية الأخرى مثل فتح غشاء الخلية دون طباعة. وأظهرت الدراسات أن الهياكل الأكبر من 5 ميكرومتر تؤخر انقسام الخلية لمدة ساعة على الأقل، ما يشير إلى تأثيرات دقيقة للهياكل داخل الخلايا على سلوكها.
ويشير الباحثون إلى أن هذه التقنية تقتصر حاليًا على الاستخدام على نطاق صغير، لكنها تفتح إمكانيات مستقبلية لتطوير أجهزة استشعار داخل الخلايا، أو إطلاق أدوية محلية، أو دراسة القوى الميكانيكية داخل الخلايا الحية بدقة غير مسبوقة.