Kurti robotus su gyvais raumenimis galės visi norintys
2017 02 21 08:19Ilinojaus universiteto Urbanoje-Šampeinėje mokslininkai publikavo mikroskopinių biorobotų, judančių modifikuotomis raumenų ląstelėmis, reaguojančiomis į poveikį šviesa ar kitu elektromagnetiniu lauku, sukūrimo protokolą. Straipsnis publikuotas „Nature Protocols“ žurnale.
2016 metų kovo mėnesį tyrėjų grupė pranešė sukūrusi robotą, kuris juda, naudodamas pelių raumenų ląsteles (mioblastus) su įterptu į genomą baltymą ChR2(H134R) koduojančiu genu. Šis baltymas yra šviesai jautrus jonų kanalas, aktyvuojamas mėlyna šviesa (bangos ilgis 470 nm) ir priverčiantis raumenį susitraukti. Raumenų ląstelės, išaugintos kaip žiedo formos gijos, užtemptos ant hidrogelio (polietlienglikolakrilatas, PEGDA) „skeleto“ kaip lanksti arka, besiremianti į porą stulpelių. Tokių biorobotų bandymuose reikiamo dažnio šviesa paveiktos raumenų ląstelės susitraukdavo, deformuodavo „skeletą“ ir paslinkdavo įrenginį. Mioblastus, kaip ir įprastas raumenų ląsteles, galima treniruoti, vėl ir vėl jas sutraukiant.
Anksčiau, 2014 metais, ta pati mokslininkų grupė sukūrė dar vieną panašų biorobotą. Lankstus robotas irgi judėjo, susitraukiant raumenims, tačiau juos aktyvavo ne šviesa, o išorinis elektromagnetinis laukas. Tačiau šiuo metodu buvo neįmanoma pasirinktinai aktyvuoti reikiamas ląsteles, ir taip tiksliai valdyti biorobotą. Be to, elektra gali sutrikdyti gyvų ląstelių darbą, o jų aplinkoje tokie biorobotai tikriausiai ir bus naudojami. Todėl kurdami naują biorobotą, mokslininkai ir nutarė vietoje elektromagnetinio lauko naudoti šviesos bangas.
Dabar mokslininkai publikavo bendrą biorobotų, judėjimui naudojančių modifikuotas raumenų ląsteles, kurias aktyvuoja išorinis poveikis (šviesa ar elektromagnetinis laukas), kūrimo protokolą. Pasak autorių, protokolas sukurtas visiems mokslininkams, norintiems pakartoti jų rezultatus ar kurti naujus tokio tipo biorobotų modelius.
Protokole nuodugniai aprašomi visi bioroboto kūrimo etapai su visų gamintojų nuorodomis abiejų biorobotų tipų kūrimui naudotų medžiagų charakteristikomis. Jei trumpai, pirmame etape optogenetikos metodais sukuriama raumenų ląstelių, aktyvuojamų tam tikro bangos ilgio šviesa, linija (jei aktyvacija vykdoma elektromagnetiniu lauku, šio etapo nereikia). Po to raumenų ląstelių kultūros auginamos taip, kad būtų gautos miniatiūrinės žiedo formos gijos. Antrame etape kuriamas „skeletas“: 3D spausdintuvu spausdinamas pagrindas iš polietlienglikolakrilato (PEGDA). Ir galiausiai, ant skeleto užmaunamas tamprus raumenų ląstelių žiedas.
Kaip „hibridinių“ biorobotų, apjungiančių biologinius ir elektrinius komponentus, variklius mokslininkai stengiasi panaudoti įvairias gyvas sistemas, nuo žiuželinių bakterijų iki širdies raumens ląstelių. Pavyzdžiui, 2016 metais Case Western Reserve universiteto mokslininkai sukūrė biohibridinį robotą sraigę, kuriame panaudoti Kalifornijos jūrinės sraigės (Aplysia californica) burnos raumenys ir 3D atspausdinti polimeriniai komponentai.
Protokole nuodugniai aprašomi visi bioroboto kūrimo etapai su visų gamintojų nuorodomis abiejų biorobotų tipų kūrimui naudotų medžiagų charakteristikomis. Jei trumpai, pirmame etape optogenetikos metodais sukuriama raumenų ląstelių, aktyvuojamų tam tikro bangos ilgio šviesa, linija (jei aktyvacija vykdoma elektromagnetiniu lauku, šio etapo nereikia). Po to raumenų ląstelių kultūros auginamos taip, kad būtų gautos miniatiūrinės žiedo formos gijos. Antrame etape kuriamas „skeletas“: 3D spausdintuvu spausdinamas pagrindas iš polietlienglikolakrilato (PEGDA). Ir galiausiai, ant skeleto užmaunamas tamprus raumenų ląstelių žiedas.
Kaip „hibridinių“ biorobotų, apjungiančių biologinius ir elektrinius komponentus, variklius mokslininkai stengiasi panaudoti įvairias gyvas sistemas, nuo žiuželinių bakterijų iki širdies raumens ląstelių. Pavyzdžiui, 2016 metais Case Western Reserve universiteto mokslininkai sukūrė biohibridinį robotą sraigę, kuriame panaudoti Kalifornijos jūrinės sraigės (Aplysia californica) burnos raumenys ir 3D atspausdinti polimeriniai komponentai.
Inf. šaltinis: Technologijos.lt