גישה הנדסית חדשה לגמרי לייצור רובוטים ביולוגיים "מעצבים" באמצעות תאי ריאה אנושיים מתבצעת במעבדת רן של אוניברסיטת קרנגי מלון. המכונה Aggrebots, רובוטים חיים מיקרוסקופיים אלה עשויים יום אחד להיות מסוגלים לעבור דרך הסביבות המורכבות של הגוף כדי לספק התערבויות טיפוליות או מכניות רצויות, ברגע שתושג שליטה גדולה יותר על דפוסי התנועתיות שלהם. במחקר חדש שפורסם ב התקדמות מדעיתהקבוצה מספקת פלטפורמת הנדסת רקמות חדשה המסוגלת להשיג תנועתיות הניתנת להתאמה אישית ב- Aggrebots על ידי שליטה פעילה בפרמטרים המבניים שלהם.
ביובוטים הם מכונות ביולוגיות מיקרוסקופיות, מעשה ידי אדם, המסוגלות לתנועה אוטונומית ותכנות לביצוע משימות או התנהגויות ספציפיות. בעבר, המאפשרת תנועתיות של ביובוטים התרכזה באמצעות סיבי שרירים, המאפשרים להם לנוע על ידי התכווצות והרגעת כמו שרירים אמיתיים.
ניתן למצוא מנגנון אלטרנטיבי של הפעלה על ידי שימוש בסיליה, המדחפים הננו -וסקופיים, דמויי השיער, האורגניים, שמזיזים ברציפות נוזלים בגוף (כמו בריאות) ועוזרים לכמה יצורים מימיים, כמו Paramecium או מסרק ג'לי, לשחות. עם זאת, דרך אמינה לשלוט על הצורה והמבנה המדויקים של ביובוט המונע על ידי CILIA (CILIABOT, בקיצור), ובכך תוצאת התנועתיות שלה, הוכחה קשה להגיע אליו.
מעבדת Ren הייתה חלוצה אסטרטגיית הרכבה מודולרית חדשה עבור Ciliabots, תוך שימוש בצבירה מבוקרת במרחב של ספירואידים רקמות, אותם מעבדה מהנדסת מתאי גזע ריאה. בעזרת האסטרטגיה, סיליאבים מצטברים אלה (Aggrebots) יכולים לשלב ספירואידים של תאי גזע הנושאים מוטציה גנטית ההופכת את Cilia באזורים ספציפיים ללא תפקוד ולא לבלתי -מוטורי.
Dhruv Bhattaram, המחבר הראשון של העיתון והנדסה ביו -רפואית. הסטודנט, השווה את התהליך לקיחת המשוטים במיקומים שנבחרו על סירת משוטים בזמן החתירה.
אנו דוחפים קדימה שיטה אלטרנטיבית להפעלת רקמות ביו -ברק עם האגרובוטים שלנו. בתהליך של מיזוג יחד ספירואידים שונים לצורות שונות, יחד עם הכללתם של ספירואידים לא פונקציונליים, אנו יכולים לשלוט במדויק על המיקום והשפע של מדחף Cilia על פני הרקמה כדי לכוון את התנהגות הסיליאבוט לראשונה. זהו צעד זרע קדימה שאנו ואחרים יכולים להשקיע זמן בתוצאות יצרניות. "
Dhruv Bhattaram, המחבר הראשון של העיתון
"גישת Aggrebots מוסיפה מימד עיצובי חדש לסוגים אלה של ביו -וטים ורובוטים ביו-היברידיים", הוסיפה ויקטוריה וובסטר-ווד, פרופסור חבר להנדסת מכונות. "היכולת לשלב אלמנטים שונים ומוצלחים ולא נכללים באופן מודולרי תאפשר לחוקרים עתידיים ליצור ביו-בובי עם דפוסי ניידות מהונדסים ספציפיים. מכיוון שה- Aggrebots מיוצרים כולו מחומרים ביולוגיים, הם מתכלים באופן טבעי וביו-תואם, מה שעשוי לאפשר את היישום הישיר שלהם בהגדרות רפואיות בעתיד."
כאשר מעבדת רן ממשיכה לבנות על הפלטפורמה, הם מכירים בכך שהטכנולוגיה עשויה להועיל למגוון רחב של קהלים, כולל אלה בקהילה הביורובוטית, הקלינאים והחוקרים הרפואיים החוקרים כיצד פועלים סיליה במחלות כמו דיסקינציה סילרית ראשונית או בריר העבה והגבוה של פיברוזיס סיסטית. ראוי לציין כי CILIABOTs יכולים להיות מיוצרים מתאים של המטופל עצמו, אשר ניתן להשתמש בהם כדי לייצר רכבי מסירה טיפוליים מותאמים אישית מבלי להסתכן בדחייה חיסונית.
תנועתיות חשובה, מכיוון שהגוף הוא סביבה מורכבת. למסירה סלולרית של טיפולים יש פוטנציאל רב, אך ללא מנגנון הנעה מתאים, התאים יכולים בקלות להיתקע. קבענו מסלול שאנשים יכולים להשתמש בהם כדי לשלוט על תנועתיות ciliabot. מהסייע לנו להבין את ההשפעה הבריאותית של סכנות סביבתיות ועד להקל על הלידה הטיפולית in vivo, Ciliabots הם בעלי סיבוב של שימושים פוטנציאליים, וזה מרגש להיות חלק מההתפתחות שלהם. "
שי (צ'רלי) רן, פרופסור חבר להנדסה ביו -רפואית
