В течение прошлых нескольких лет исследователи в Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне развивали класс ходьбы «биоличинки», приведенные в действие мышечными клетками, и управляли с электрическими и оптическими импульсами. Теперь, исследовательская группа Рашида Башира разделяет рецепт для текущего поколения биоличинок. Их статья с практическими рекомендациями – статья покрытия по своей природе Протоколы.
«Протокол преподает каждый шаг строительства биоличинки, от 3D печати скелета к разработке ткани привод головок скелетной мышцы, включая производителей и номера деталей для каждой вещи, которую мы используем в лаборатории», объяснил Риту Раман, теперь постдокторант в Отделе Биоинженерии и первый автор статьи, «Модульный подход к дизайну, фальсификации и характеристике приведенных в действие мышцей биологических машин».«Этот протокол по существу предназначен, чтобы быть универсальной ссылкой для любого ученого во всем мире, который хочет копировать результаты, которые мы показали в нашем 2016 PNAS и бумаги 2014 года PNAS, и дайте им структуру для строительства их собственных биоличинок для множества заявлений», сказал Раман.Как указано в газете, «У биологических машин, состоящих из клеток и биоматериалов, есть потенциал к динамично смыслу, процессу, отвечают и приспосабливаются к экологическим сигналам в режиме реального времени».
Это может привести к захватывающим возможностям, где эти «системы могли однажды продемонстрировать сложные поведения включая самосборку, самоорганизацию, самозаживление и адаптацию состава и функциональности, чтобы лучше всего удовлетворить их среде».Группа Башира была пионером в проектировании и строительстве биоличинок, меньше чем сантиметра в размере, сделанном из гибких 3D печатных гидрогелей и живых клеток.
В 2012 группа продемонстрировала биоличинки, которые могли «идти» самостоятельно, приведенные в действие, избивая сердечные клетки от крыс. Однако сердечные клетки постоянно сокращаются, отрицая контроль исследователей над движением личинки.«Цель статьи состояла в том, чтобы предоставить подробные рецепты и протоколы так, чтобы другие могли легко дублировать работу и помочь далее проникнуть в идее ‘строительства с биологией’ – так, чтобы у других исследователей и педагогов могли быть инструменты и знание, чтобы построить эти биогибридные системы и попытку обратиться к проблемам в здоровье, медицине и окружающей среде, с которой мы сталкиваемся как общество», указал Рашид Башир, Grainger Выдающийся Стул в Разработке и главе Отдела Биоинженерии в Иллинойсе.
«3D революция печати дала нам инструменты, требуемые ‘построить с биологией’ таким образом». Раман сказал. «Мы перепроектировали 3D напечатанную форму инъекции, чтобы произвести скелетную мышцу ‘кольца’, которые могли быть вручную переданы любому большому разнообразию скелетов биоличинки. Эти кольца, как показывали, произвели пассивные и активные силы напряженности, подобные произведенным полосами мышц.
«Используя методы оптогенетики, мы работали с сотрудниками в MIT, чтобы генетически спроектировать легко-отзывчивую клеточную линию скелетной мышцы, которая могла стимулироваться, чтобы сократиться импульсами синего света на 470 нм», добавил Раман. «Результант optogenetic кольца мышц был соединен с многоногими скелетами биоличинки с симметричными геометрическими проектами. Локализованная стимуляция сокращения, предоставленного возможным большим пространственно-временным контролем легких стимулов по электрическим стимулам, использовалась, чтобы стимулировать направленное передвижение и 2D вращательное регулирование».