Nauka dla Społeczeństwa

04.07.2022
PL EN
15.02.2022 aktualizacja 15.02.2022

Bioniczny robot - "ryba" pływa dzięki skurczom komórek serca

ryba - biohybryda; źródło: AAAS, Michael Rosnach, Keel Yong Lee, Sung-Jin Park, Kevin Kit Parker ryba - biohybryda; źródło: AAAS, Michael Rosnach, Keel Yong Lee, Sung-Jin Park, Kevin Kit Parker

Naukowcy stworzyli autonomicznego, biohybrydowego robota w kształcie ryby, napędzanego ludzkimi komórkami serca. Syntetyczna ryba pływała aż 100 dni. Jest to osiągnięcie na polu robotyki i krok w stronę lepszych protez serca i zrozumienia jego zaburzeń.

Zespół z Harvard University z kolegami z Emory University stworzył autonomicznego, biohybrydowego robota w kształcie ryby, napędzanego ludzkimi komórkami serca.

„Naszym ostatecznym celem jest budowa sztucznego serca, którym będzie można zastępować u dzieci narządy z wrodzonymi wadami” - mówi prof. Kit Parker z Harvardu.

„Większość prac nad otrzymaniem tkanki serca, m.in. część naszych wysiłków, skupia się na odtworzeniu anatomicznych cech lub prostych skurczów. W tym przypadku jednak czerpiemy z inspirację z biofizyki serca, co jest trudniejszym zadaniem. Teraz, zamiast wykorzystywania obrazów serca jako wzoru, określiliśmy kluczowe zasady biofizyczne, które pozwalają sercu pracować. Użyliśmy ich jako kryteriów naszego projektu i odtworzyliśmy w naszym systemie - żywej, pływającej rybie. To pozwala na łatwiejsze sprawdzenie, czy odnieśliśmy sukces” - badania zespołu opisuje prof. Parker.

Już w 2012 roku jego zespół - wykorzystując podobne komórki - stworzył przypominającą meduzę pompę, natomiast w roku 2016 - pływającego robota w kształcie płaszczki. W najnowszym projekcie badacze wzorowali się na rybce z gatunku danio pręgowane. Tym razem po raz pierwszy komórki ułożone zostały w dwie warstwy. Zlokalizowane są po obu stronach płetwy i gdy jedna się kurczy - druga rozciąga.

„Poprzez wykorzystanie mechaniczno-elektrycznych sygnałów między dwiema warstwami stworzyliśmy cykl, w którym każdy skurcz stanowi reakcję na rozciąganie przeciwnej warstwy. Ukazuje to rolę sprzężenia zwrotnego w pompach mięśniowych takich, jak serce” - wyjaśnia jeden z autorów wynalazku, dr Keel Yong Lee.

System napędzał rybkę przez 100 dni.

Badacze stworzyli też układ działający podobnie jak rozrusznik serca, który kontrolował rytm komórek.

źródło: AAAS, Michael Rosnach, Keel Yong Lee, Sung-Jin Park, Kevin Kit Parker
Schemat robota, źródło: AAAS, Michael Rosnach, Keel Yong Lee, Sung-Jin Park, Kevin Kit Parker

„Nasze dokonanie doprowadziło do uzyskania modelu do badania mechaniczno-elektrycznych sygnałów, które można by wykorzystać w terapiach rytmu serca. Pomaga też lepiej zrozumieć patofizjologię węzła zatokowo-przedsionkowego w arytmiach” - podkreśla ekspert.

"Ryba" ma dodatkową, nietypową właściwość. Z biegiem czasu działała coraz lepiej - ponieważ komórki dojrzewały, kurczyły się coraz mocniej i w coraz bardziej skoordynowany sposób. W szczytowym momencie, jeśli chodzi o swoje możliwości, robot poruszał się równie szybko, jak żywy danio pręgowany.

Naukowcy planują tworzenie kolejnych, bardziej złożonych układów.

„Mógłbym zbudować model serca z ciastoliny, ale to nie znaczy, że mogę stworzyć serce” - zwraca uwagę dr Parker. - „Można wyhodować przypadkowe komórki nowotworowe, aż ułożą się w pulsującą grudkę i nazywać to organoidem serca. Jednak żadne z tych podejść nie odtworzy fizyki systemu, który uderza ponad miliard razy w ciągu życia, regenerując jednocześnie swoje komórki. To prawdziwe wyzwanie. W tym kierunku zmierzamy”.

Więcej informacji na stronach: https://www.youtube.com/watch?v=PudGp0BeHTw i https://www.seas.harvard.edu/news/2022/02/biohybrid-fish-made-human-cardiac-cells-swims-heart-beats (PAP)

Marek Matacz

mat/ zan/

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

Copyright © Fundacja PAP 2022