Sićušni živi roboti od plućnih ćelija mogli bi jednog dana služiti za dostavljanje terapije unutar tela

Sasvim nov inženjerski pristup stvaranju „dizajnerskih“ bioloških robota od plućnih ćelija čoveka odvija se na Univerzitetu Karnegi Melon. Ovi živi roboti mikrorazmera – AggreBots – mogli bi jednog dana biti sposobni da prolaze kroz složene telesne sredine radi dostavljanja željenog leka ili mehaničkih intervencija, pošto se ostvari veća kontrola u pogledu njihovih obrazaca kretanja.

Istraživači u novoj studiji predstavljaju inovativnu platformu za inženjering tkiva sposobnu da ostvari podesivu pokretljivosti agrebotova putem aktivne kontrole strukturalnih parametara.

Preporučujemo

Biobotovi su mikroskopske biološke mašine koje je napravio čovek, sposobne za autonomno kretanje i programiranje u cilju izvođenja određenih zadataka ili ponašanja. Ranije je omogućavanje pokretljivosti biobotova bilo usredsređeno na upotrebu mišićnih vlakana, koja omogućavaju kretanje skupljanjem i opuštanjem kao pravi mišići.

Novi, alternativni mehanizam aktivacije može se postići pomoću cilija (treplji), nanoskopskih, organskih propelera nalik vlasima koji neprekidno pokreću tečnosti u telu (kao u plućima) i pomažu nekim akvatičnim stvorenjima, poput paramecijuma ili rebronoša, da plivaju. Međutim, pouzdan način da se kontrolišu tačan oblik i struktura trepljastih biobotova (cilijabotovi), a tako njihovo kretanje, pokazao se kao teško dostižan.

Nov modularna strategija, pomoću prostorno kontrolisane agregacije tkivnih sferoida, napravljena je od plućnih matičnih ćelija. Ovi agregati cilijabotova (agrebotovi) mogu da inkorporiraju sferoide matičnih ćelija sa genetskom mutacijom koja čini da cilije u određenim regionima budu nefunkcionalne i nepokretljive.

„Radimo na alternativnom metodu pokretanja tkiva biobotova pomoću naših agrebotova“, kažu istraživači. „Putem procesa spajanja različitih sferoida u različite oblike, uz uključivanje nefunkcionalnih sferoida, možemo precizno kontrolisati lokaciju i količinu trepljastih propelera na površini tkiva radi upravljanja ponašanjem cilijabotova“.

Agrebotovi daju novu dimenziju dizajna biobotova i biohibridnih robota. Sposobnost kombinovanja različitih trepljastih i netrepljastih elemenata na modularan način omogućiće budućim istraživačima da prave biobotove sa specifičnim inženjerskim obrascima kretanja.

Pošto su agrebotovi napravljeni u potpunosti od bioloških materijala – prirodno su biorazgradivi i biokompatibilni, što može omogućiti njihovu direktnu primenu u medicinskim uslovima u budućnosti.

Ova tehnologija bi mogla biti korisna u brojnim oblastima, uključujući one u biorobotičkoj zajednici, kliničke i medicinske istraživače koji proučavaju kako cilije funkcionišu u bolestima kao što je primarna cilijarna diskinezija ili u gustom, visokoviskoznom šlajmu cistične fibroze.

Značajno je da cilijabotovi mogu biti napravljeni od pacijentovih sopstvenih ćelija, što bi se koristilo za proizvodnju personalizovanih terapeutskih putanja bez rizika od imunskog odbacivanja.

„Pokretljivost je važna jer je telo kompleksna sredina. Ćelijska dostava terapija ima veliki potencijal, ali bez odgovarajućeg pogonskog mehanizma ćelije se mogu lako zaglaviti. Postavili smo temelj koji se može koristiti za kontrolisanje kretanja cilijabotova. Od pomoći u razumevanju zdravstvenog uticaja okolnih opasnosti do olakšavanja dostave terapije, cilijabotovi imaju niz potencijalnih svrha, i uzbudljivo je bio deo njihove evolucije“, kažu istraživači.

(Telegraf Nauka/Phys.org)