Teraz si 3D vytlačte svojich vlastných chodiacich „biobotov“, ktorých poháňajú živé svalové bunky

Teraz by ste mohli 3D vytlačiť svojich vlastných malých chodiacich „biobotov“ poháňaných živými svalovými bunkami a ovládaných elektrickými a svetelnými impulzmi,

Schéma biobota: Skonštruované kostrové svalové tkanivo je spojené s 3D tlačenou flexibilnou kostrou. (Zdroj: University of Illinois)

Teraz by ste si mohli 3D vytlačiť svoje vlastné malé chodiace bioboty poháňané živými svalovými bunkami a ovládané elektrickými a svetelnými impulzmi vďaka novému „receptu“ robota novej generácie vyvinutému vedcami, vrátane jedného indického pôvodu.

To môže viesť k vzrušujúcim možnostiam, kde by tieto systémy mohli jedného dňa demonštrovať zložité správanie vrátane samozostavovania, samoorganizácie, samoliečby a prispôsobenia zloženia a funkčnosti tak, aby čo najlepšie vyhovovali ich prostrediu, uviedli vedci.

Pozrite si všetky naše videá od Express Technology

Protokol učí každý krok stavby biobota, od 3D tlače kostry až po tkanivové inžinierstvo ovládača kostrového svalstva, vrátane výrobcov a čísel dielov pre každú jednu vec, ktorú používame v laboratóriu, povedala Ritu Raman, postdoktorandka na univerzite. z Illinois v Urbana-Champaign v USA.

Tento protokol je v podstate určený ako komplexná referencia pre každého vedca na celom svete, ktorý chce replikovať výsledky a poskytnúť im rámec na vytváranie vlastných biobotov pre rôzne aplikácie, povedal Raman. Tím bol priekopníkom v navrhovaní a stavbe biobotov s veľkosťou menej ako centimeter, vyrobených z flexibilných 3D tlačených hydrogélov a živých buniek.

V roku 2012 skupina demonštrovala bio-boty, ktoré mohli chodiť sami, poháňané bijúcimi srdcovými bunkami z potkanov. Srdcové bunky sa však neustále sťahujú, čo výskumníkom odopiera kontrolu nad pohybom robota.

Účelom tohto článku bolo poskytnúť podrobné recepty a protokoly, aby ostatní mohli ľahko duplikovať prácu a pomôcť ďalej preniknúť do myšlienky „budovania s biológiou“ – aby iní výskumníci a pedagógovia mali nástroje a znalosti na budovanie tieto biohybridné systémy a pokus o riešenie výziev v oblasti zdravia, medicíny a životného prostredia, ktorým ako spoločnosť čelíme, povedal Rashid Bashir, vedúci oddelenia bioinžinierstva v Illinois.

Revolúcia 3D tlače nám poskytla nástroje potrebné na „stavanie s biológiou“ týmto spôsobom, povedal Raman. Prepracovali sme 3D tlačenú vstrekovaciu formu na výrobu „krúžkov“ kostrových svalov, ktoré by sa dali manuálne preniesť na ktorúkoľvek zo širokej škály kostier biobotov, povedala. Ukázalo sa, že tieto krúžky vytvárajú pasívne a aktívne napínacie sily podobné tým, ktoré vytvárajú svalové pruhy.

Spolupracovali sme so spolupracovníkmi z Massachusetts Institute of Technology (MIT), aby sme geneticky vytvorili bunkovú líniu kostrového svalstva reagujúcu na svetlo, ktorá by mohla byť stimulovaná ku kontrakcii pulzmi 470 nm modrého svetla, dodal Raman. Výsledné optogenetické svalové krúžky boli spojené s viacnohými kostrami biobotov so symetrickými geometrickými vzormi, povedala.

Lokalizovaná stimulácia kontrakcie, ktorú umožňuje väčšia časopriestorová kontrola svetelných stimulov nad elektrickými stimulmi, sa použila na riadenie smerovej lokomócie a 2D rotačného riadenia, povedal Raman.

Výskum sa objavuje v časopise Nature Protocols.