iPon Hírek

Szívizomsejtekkel mozgatott robotráját hoztak létre

Dátum | 2016. 07. 11.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Kevin Kit Parker, a Harvard alkalmazott fizikusa idővel egy emberi szívet szeretne létrehozni laborjában. Ehhez az egyik első lépést egy aprócska, mesterséges rája jelentheti, amely egyebek mellett patkány szívizomsejtekből épül fel, mozgása pedig fénnyel vezérelhető. A kutató először 5 évvel ezelőtt kezdett szintetikus és biológiai szövetek keverékéből robotokat építeni. Első alkotása egy medúza volt, és azért választotta ezt az állatot robotja mintájául, mert annak ritmikus mozgása a szív működésére emlékeztette. Társaival szilikonfilmeken növesztett szívizomsejteket, majd ezeket egy csillag alakúra vágott szilikonlapra rögzítette. A sejtek életben tartásáról sós-cukros oldattal gondoskodtak a szakértők, és amikor apró áramütésekkel összehúzódásra bírták a szívizmokat, a lap harang alakot vett fel és közben belőle folyadék távozott, előre hajtva a kis medúzát. Parker következő kiszemelt mintaállata a rája volt, mivel lánya rajongásának köszönhetően rengetegszer lehetett tanúja ezen lények komplex mozgásának a helyi akváriumban. A biohibrid izmait ezúttal fénnyel irányíthatóvá tették a kutatócsoport tagjai. Ehhez fényérzékeny fehérjéket kódoló géneket juttattak be a szívizomsejtek genomjába, amelyek aktiválódva összehúzódásra késztetik az izmokat.
A munka 4 évet vett igénybe. A szakértők ennek során rájákat boncoltak fel és figyeltek meg úszás közben, hogy tisztább képet kapjanak arról, hogyan irányítják az egyes izmok az állatok mozgását. Ennek lemásolásához már kevésnek bizonyult egy szimpla, formára alakított szilikondarab: a kutatók végül egy elágazó, arany csontvázat voltak kénytelenek behelyezni két szilikonlap közé. Egy-egy hibridet 200 ezer szívizomsejt mozgat, amelyeket kétnapos patkányembriókból távolítottak el. A rája testét alkotó szilikon egy extracelluláris fehérjét is tartalmaz, amely gondoskodik arról, hogy a ráhelyezett sejtek az igazi ráják sugaras elrendezésű izomsejtjeinek megfelelő formában gyarapodjanak. Ennek megvalósítása nélkül ugyanis a szívizom nem tudott volna vázizomként funkcionálni. A csontváz segítségével a szakértők ugyanakkor némileg le tudták egyszerűsíteni biohibridjük izomzatát. Míg az élő ráják mellúszóit két külön izomcsoport mozgatja felfelé és lefelé, a mesterséges rája esetében csak a lefelé mozgatásról gondoskodnak az izmok, és ha ezek nem működnek, a rugalmas aranyváz felrántja azokat.
Az egyes izomsejtek összehúzódnak, ha kék fény éri őket, azonban ezen reakciók koherens izommozgássá való összehangolása sem volt egyszerű feladat. Végül két fényforrással oldották meg az irányítást a szakértők, amelyek az egyik és a másik mellúszóra irányulnak. A fényimpulzusok frekvenciájának megváltoztatásával variálható a sejtek összehúzódási üteme, és így szabályozható, hogy mekkora ívben forduljon a választott irányba a pici rája. A kutatócsoport végül összesen több mint 100 hibrid ráját épített meg, amelyek egy bonyolult vízalatti akadálypályán is egészen jól boldogulnak. Mozgásuk persze meglehetősen lassú, mindössze 9 métert tesznek meg egy óra alatt a sejteket energiával ellátó tápoldatban, de a működés összetettsége valóban lenyűgöző. A robotráják egyelőre csak a patkányok testhőmérsékletére melegített tápoldatban tudnak mozogni. Hogy a fejlesztésből hogyan és mikor lesz az egészségügyi gyakorlatban hasznosítható eredmény, azt egyelőre senki sem tudja. Egy második sejtréteg integrálása is éveket vehet igénybe, és akkor még sehol sem vagyunk a szív komplex, három dimenziós szerkezetétől. A robotrája mozgása ráadásul nem sokban hasonlít a szívműködésre, ugyanakkor már önmagában az is nagyon informatív, hogy a szilikonlapra elhelyezett sejtek hogyan működnek és mozgatnak együtt egy nagyobb rendszert.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!