A mérnökök tervező biobotokat hoznak létre emberi tüdősejtekből

A mérnökök tervező biobotokat hoznak létre emberi tüdősejtekből

A Carnegie Mellon Egyetem Ren laboratóriumában jelenleg egy teljesen új technikai megközelítést fejlesztenek ki a biológiai „designer” robotok emberi tüdősejtek felhasználásával történő fejlesztésére. Ezek a mikroméretű élő robotok, az úgynevezett AggreBotok, egy napon képesek lesznek áthaladni a test összetett környezetén, hogy végrehajtsák a kívánt terápiás vagy mechanikai beavatkozásokat, amint mozgásmintáik jobb ellenőrzése megvalósul. Egy új tanulmányban, amelyet ben publikáltakTudományos fejlődésA csoport egy új szövetmérnöki platformot biztosít, amely felhasználható az AggreBots testreszabható mozgékonyságának eléréséhez szerkezeti paramétereik aktív szabályozásával.

A biobotok mikroszkopikus, ember által készített biológiai gépek, amelyek önállóan mozognak, és programozhatók meghatározott feladatok vagy viselkedések végrehajtására. A biobotok mobilitásának elősegítése eddig az izomrostok használatára összpontosított, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy valódi izomként mozogjanak összehúzódáson és ellazuláson keresztül.

Ein neuartiger, alternativer Betätigungsmechanismus kann durch die Verwendung von Zilien gefunden werden, den nanoskopischen, haarähnlichen, organischen Propellern, die kontinuierlich Flüssigkeiten im Körper bewegen (z. B. in der Lunge) und einigen Wasserlebewesen helfen, z Parameciumvagy fésű zselét, úszni. Nehéznek bizonyult azonban megbízható módszer megtalálása a csillók által hajtott biobot (röviden CiliaBot) pontos alakjának és szerkezetének szabályozására, és ezért mozgékonyságára is.

A Ren labor úttörőként dolgozott ki egy új moduláris összeszerelési stratégiát a CiliaBots számára, amely a laboratórium által a tüdő őssejtekből előállított szöveti szferoidok térben szabályozott aggregációját használja. Ezt a stratégiát alkalmazva ezek az aggregált CiliaBotok (AggreBots) olyan őssejt szferoidokat tartalmazhatnak, amelyek olyan genetikai mutációt hordoznak, amely bizonyos régiókban a csillók működésképtelenné és mozdulatlanná válik.

Dhruv Bhattaram, a tanulmány vezető szerzője és az orvosbiológiai mérnökök Ph.D. A tanuló a folyamatot azzal hasonlította össze, hogy evezés közben egy evezőscsónak kiválasztott pontjairól levették az evezőket.

AggreBotjainkkal egy alternatív módszert fejlesztünk a biobot szövetek energiaellátására. A különböző szferoidok különböző formákba olvasztása és a nem működő szferoidok beépítése révén először tudjuk pontosan szabályozni a szövetfelszínen lévő csillók légcsavarok helyzetét és frekvenciáját, hogy a CiliaBot viselkedését szabályozzuk. Ez egy kritikus előrelépés, amelybe mi és mások időt fektethetünk a produktív eredmények elérése érdekében.”

Dhruv Bhattaram, a cikk első szerzője

„Az Aggrebots megközelítés új tervezési dimenziót hoz az ilyen típusú biobotokhoz és biohibrid robotokhoz” – tette hozzá Victoria Webster-Wood, a gépészmérnök docens. "A különböző csillós és nem csillós elemek moduláris kombinálásának képessége lehetővé teszi a jövő kutatóinak, hogy meghatározott technikai mozgásmintákkal rendelkező biobotokat hozzanak létre. Mivel az Aggrebotok teljes egészében biológiai anyagokból készülnek, természetesen biológiailag lebomlanak és biokompatibilisek, ami lehetővé teheti a jövőben közvetlen alkalmazásukat orvosi környezetben."

Ahogy a Ren labor tovább épít a platformra, felismerték, hogy a technológia széles közönség számára hasznos lehet, beleértve a biorobotikus közösséget, a klinikusokat és az orvoskutatókat, akik tanulmányozzák a csillók működését olyan betegségekben, mint az elsődleges ciliáris diszkinézia vagy a cisztás fibrózis vastag, nagyon viszkózus nyálka. A CiliaBotok különösen a betegek saját sejtjeiből készülhetnek, amelyek segítségével személyre szabott terápiás hordozók hozhatók létre az immunkilökődés veszélye nélkül.

A rugalmasság fontos, mert a test összetett környezet. A terápiás szerek sejtes bejuttatása nagy lehetőségeket rejt magában, de megfelelő propulziós mechanizmus nélkül a sejtek könnyen elakadhatnak. Kialakítottunk egy utat, amelyet az emberek használhatnak a CiliaBot mozgékonyságának szabályozására. A CiliaBots segít megérteni a környezeti veszélyek egészségre gyakorolt ​​hatását, és megkönnyíti az in vivo terápiás beadást. Sokféle felhasználási lehetőségük van, és izgalmas, hogy részesei lehetünk a fejlesztésüknek.”

Xi (Charlie) Ren, az orvosbiológiai mérnöki docens

Források: