В стенах лаборатории Рена при Университете Карнеги-Меллона в США ученые разрабатывают создают принципиально новых биологических микророботов, или AggreBots. Устройства создаются на основе клеток легких человека, спроектированных для терапевтических вмешательств в организме. После достижения контроля над их передвижением эти роботы смогут перемещаться в сложных биологических средах.
Как отмечается в публикации в Рhys Оrg, это исследование, являющееся настоящим прорывом в биоинженерии, представляет платформу тканевой инженерии, которая позволяет настраивать подвижность AggreBots, активно влияя на их структурные параметры.
Биоботы – это искусственно созданные микроскопические биомашины, способные автономно двигаться и выполнять запрограммированные задачи. Традиционно, для обеспечения подвижности биоботов использовались мышечные волокна, которые сокращались и расслаблялись, приводя их в движение.
Альтернативный механизм движения может быть основан на ресничках – мельчайших органических структурах, напоминающих волоски, которые перемещают жидкости в организме, как, например, в легких, или обеспечивают передвижение некоторым водным обитателям. Однако, контроль над формой и структурой CiliaBot, функционирующего на ресничках, и, следовательно, над его подвижностью, является сложной задачей.
Лаборатория Рена разработала модульную стратегию сборки CiliaBots, используя контролируемую пространственную агрегацию тканевых сфероидов, созданных из стволовых клеток легких. AggreBots могут включать сфероиды стволовых клеток с генетической мутацией, делающей реснички в определенных областях нефункциональными.
По словам Дхрува Бхаттарама, аспиранта кафедры биомедицинской инженерии, этот процесс можно сравнить с извлечением весел на лодке в определенных местах.
«Мы разрабатываем альтернативный метод питания биоботов с помощью AggreBots, – пояснил Бхаттарам. – Благодаря слиянию различных сфероидов в разные формы, а также включению нефункциональных сфероидов, мы можем точно контролировать расположение и количество ресничек на поверхности ткани, впервые управляя поведением CiliaBot».
Лаборатория Рена продолжает развивать платформу, признавая ее потенциал для биоробототехники, медицины и исследований работы ресничек при заболеваниях. CiliaBot можно создать из клеток пациента, что позволит создавать персонализированную терапию без риска отторжения.
«Клеточная доставка терапевтических препаратов обладает огромным потенциалом, но без надлежащего механизма движения клетки могут легко застрять. Мы разработали способ, при котором люди могут управлять подвижностью CiliaBot», – заявил Си (Чарли) Жэнь.
Результаты исследования опубликованы в Science Advances.
Изображение: phys.org
