Новый класс миниатюрных биологических роботов «видит» свет и движется в направлении к нему. Эти биороботы действуют на основе мышечных клеток, которые были генетически сконструированы со способностью реагировать на свет, что позволяет ученым управлять движением таких роботов и является серьезным шагом на пути к использованию их для нужд здравоохранения, мониторинга и наблюдения в окружающей среде.
Исследования проводились под руководством Рашида Башира, руководящего специалиста по биоинженерии из Университета штата Иллинойс. «Свет предоставляет собой неинвазивный метод для управления такими устройствами», — говорит Башир. Нашей целью является конструкция инновационной биологической системы, управляемой светом, говорит ученый.
Ранее, группа Башира продемонстрировала биороботов, которые были активированы с помощью электрического поля, но электричество может вызвать нежелательные побочные эффекты в биологической среде и не пригодно для селективной стимуляции различных областей мышц, чтобы управлять биороботом, сказал Башир. Новая технология световой стимуляции является менее инвазивной и позволяет исследователям управлять биороботами в различных направлениях. Биороботы поворачиваются и идут к световому раздражителю.
Исследователи приступили к выращивая колец мышечной ткани из мышиных клеток. В мышечные клетки добавляется ген, позволяющий реагировать на определенную длину волны синего света, стимулируя сокращение мышц. Этот метод называется оптогенетика. Кольца замыкаются вокруг 3D-печатных гибких каркасов размером от 7 мм до 2 см в длину.
Из таких скелетных мышечных колец ученые хотят собирать модульные конструкции. «Мы намерены рассматривать их как строительные блоки, которые можно комбинировать с любым 3D-печатным скелетом, чтобы создавать различных биороботов.
Ученые испытывали скелеты различных форм и размеров, чтобы определить, какие конфигурации обеспечивают наиболее чистое движение. Они также ежедневно тренировали мышечные кольца, освещая их мигающим светом, чтобы сделать их сильнее и позволить роботам дальше перемещаться.
«Это очень совершенная конструкция, — сказал Башир, — С помощью колец мы можем соединить любые два 3D-печатных сустава или стержня. Мы можем иметь несколько ног и несколько колец. С помощью света, мы можем контролировать направление перемещения. Теперь на этой основе можно создавать более совершенные системы».
