Микроскопические биогибридные роботы приводятся в движение мышцами и нервами — Роботех

Микроскопические биогибридные роботы приводятся в движение мышцами и нервами

Исследователи разработали мягкие роботизированные устройства, управляемые нервно-мышечной тканью, которая срабатывает при стимуляции светом.

В 2014 году исследовательские группы во главе с профессором механических наук и техники Тахером Саифом и профессором биоинженерии Рашидом Баширом в Университете Иллинойса работали вместе над созданием первых самоходных биогибридных биоботов для плавания и ходьбы, работающих за счет сокращения клеток сердечной мышцы, полученных от крыс.

«Наше первое исследование пловцов успешно продемонстрировало, что боты, созданные по образцу сперматозоидов, действительно могут плавать. В том поколении ботов с одним хвостом использовались сердечные ткани, которые сокращались сами по себе, но они не могли ощущать окружающую среду или принимать какие-либо решения», — сказал Саиф.

В новом исследовании исследователи демонстрируют новое поколение двухвостых ботов, приводимых в движение тканями скелетных мышц, стимулируемых бортовыми моторными нейронами. Нейроны обладают оптогенетическими свойствами: при воздействии света нейроны будут активировать мышцы.

«Мы применили оптогенетическую культуру нейронных клеток, полученную из стволовых клеток мыши, прилегающих к мышечной ткани. Нейроны продвигались к мышцам и образовывали нервно-мышечные соединения, и пловец двигался сам», — сказал Саиф.

После подтверждения того, что нервно-мышечная ткань совместима с их синтетическими скелетами биоботов, команда работала над оптимизацией способностей пловца.

«Учитывая тот факт, что биологические приводы, или биоботы, не такие зрелые, как другие технологии, они не способны создавать большие силы. Это затрудняет их движение. Очень важно тщательно спроектировать эшафот, вокруг которого растут биоботы и взаимодействовать с ними, чтобы максимально эффективно использовать технологии и выполнять функции локомотива. Компьютерное моделирование, которое мы запускаем, играет решающую роль в этой задаче, поскольку мы можем охватить ряд возможных конструкций и выбрать только самые перспективные для тестирования в реальной жизни», — сказал Газзола.

«Способность управлять мышечной активностью с помощью нейронов прокладывает путь для дальнейшей интеграции нейронных единиц в биогибридные системы. Учитывая наше понимание нейронного контроля у животных, возможно, удастся продвинуться вперед с биогибридным нейромышечным дизайном, используя иерархическую организацию нейронных сетей», — сказал Саиф.

В будущем ученые хотят создать многоклеточные инженерные живые системы с возможностью интеллектуального реагирования на сигналы окружающей среды для применений в технологиях биоинженерии, медицины и материалов для самоисцеления.

Тем не менее, команда признает, что, как и живые организмы, нет двух биогибридных машин, которые развивались бы одинаково.

«Подобно тому, как близнецы не являются по-настоящему идентичными, две машины, предназначенные для выполнения одной и той же функции, не будут одинаковыми», — сказал Саиф. 

Add a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *