Biologiczne roboty z hydrożelu i komórek

Nie trzeba baterii ani akumulatora do poruszania maszyny, wystarczą do tego komórki pobrane z mięśnia sercowego młodego szczura

Publikacja: 26.11.2012 22:55

Naukowcy z Uniwersytetu Illinois stworzyli urządzenie, które być może jest początkiem nowej kategorii w dziedzinie i tak już najbardziej nowoczesnej, jaką jest automatyka. Informację o tym zamieszcza pismo „Scientific Reports".

Większości ludzi robot kojarzy się z maszyną zbudowaną z różnych materiałów, poruszaną silnikiem elektrycznym zasilanym z akumulatora, wszystkim zaś steruje elektronika. Jednak taki obraz, ukształtowany przez współczesną sztukę inżynierską, może ustąpić miejsca zupełnie nowej rzeczywistości.

7 mm długości ma urządzenie zbudowane z hydrożelu, poruszane komórkami pobranymi z serca szczura

Zespół prof. Rashida Bashira zbudował małe autonomiczne urządzenia poruszające się bez pomocy żadnego elektronicznego systemu. Ramę, szkielet tych tworów, zbudowano  bez udziału metali, z hydrożelu, hydrofilowego polimeru Pegda 3400 przypominającego strukturą tkankę organiczną. Korpus biobota został wycięty w hydrożelu laserem. Całość jest poruszana komórkami pobranymi z serca młodego szczura.

Skurcze komórek zamiast akumulatora

Było  to możliwe dzięki temu, że kardiomiocyty, czyli komórki mięśnia sercowego, kurczą się i rozkurczają spontanicznie, niezależnie od okoliczności i warunków, w jakich się znajdują.

Biobot nie imponuje rozmiarami, ma 7 mm długości i 2 mm szerokości.  Hydrożelowe odnóża pokrywa warstewka komórek pobranych z serca szczura. Biobot ma dwa asymetryczne odnóża, dłuższe i krótsze. Właśnie nimi poruszają komórki mięśniowe. Ich skurcze następują dwa razy w ciągu trzech sekund.

Bezpośrednio do lokomocji służy tylko dłuższe odnóże, długości 155 mikrometrów (mikrometr to jedna milionowa metra), krótsze pomaga w utrzymaniu równowagi. Dłuższe odnóże kurczy się i wyprostowuje, co w połączeniu z elastycznymi właściwościami hydrożelu przesuwa  biobota do przodu z maksymalną prędkością 200 mikrometrów na sekundę, ale jego średnia wydolność to 71 mikrometrów na sekundę.

Na razie  powstały trzy egzemplarze biobotów. Kroki najsprawniejszego osiągają długość 337 mikrometrów, dwóch pozostałych 182 mikrometry.

Żywe komórki  sprawnie poruszają biobotem przez  trzy dni, potem ich sprawność spada,  po pięciu dniach zamierają. Bioboty nie funkcjonują w każdych warunkach, do poruszania się potrzebują wodnego podłoża.

Szansa dla wielu dziedzin nauki

Twórcy urządzenia są przekonani, że może ono znaleźć zastosowanie w inżynierii do sprawdzania siły i wytrzymałości żywych komórek w zetknięciu z materiałami elastycznymi.

Może być również przydatne do wykonywania chemicznych analiz płynów, lokalizowania toksyn, testowania lekarstw. Łatwo zgadnąć, że tymi nowymi, sztucznymi tworami zainteresują się, oprócz lekarzy, farmaceutów, chemików – także biolodzy i ekolodzy.

Badacze zamierzają przeprowadzić w najbliższej przyszłości serię eksperymentów polegających na oddziaływaniu z zewnątrz na biobotowe komórki. Chcą się w ten sposób przekonać, w jaki sposób wpłynie to na zachowanie się biobota.

Jedną z prężnie rozwijających się dziedzin współczesnej nauki jest tzw. bionika, dążąca do stosowania w technice rozwiązań istniejących od dawna w przyrodzie. Jednak osiągnięcia naukowców z Uniwersytetu Illinois nie da się zaliczyć do bioniki, ponieważ biobot nie naśladuje żadnego z rozwiązań, jakie istnieją w naturze, w organizmie roślinnym czy zwierzęcym.

Biobot jest tworem całkowicie eksperymentalnym, laboratoryjnym.

masz pytanie, wyślij e-mail do autora k.kowalski@rp.pl

Naukowcy z Uniwersytetu Illinois stworzyli urządzenie, które być może jest początkiem nowej kategorii w dziedzinie i tak już najbardziej nowoczesnej, jaką jest automatyka. Informację o tym zamieszcza pismo „Scientific Reports".

Większości ludzi robot kojarzy się z maszyną zbudowaną z różnych materiałów, poruszaną silnikiem elektrycznym zasilanym z akumulatora, wszystkim zaś steruje elektronika. Jednak taki obraz, ukształtowany przez współczesną sztukę inżynierską, może ustąpić miejsca zupełnie nowej rzeczywistości.

Pozostało 86% artykułu
Nauka
Pełnia Księżyca w grudniu. Zimny Księżyc będzie wyjątkowy, bo trwa wielkie przesilenie księżycowe
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Nauka
W organizmach delfinów znaleziono uzależniający fentanyl
Nauka
Orki kontra „największa ryba świata”. Naukowcy ujawniają zabójczą taktykę polowania
Nauka
Radar NASA wychwycił „opuszczone miasto” na Grenlandii. Jego istnienie zagraża środowisku
Materiał Promocyjny
Bank Pekao wchodzi w świat gamingu ze swoją planszą w Fortnite
Nauka
Jak picie kawy wpływa na jelita? Nowe wyniki badań