Новое достижение робототехники: американские исследователи создали искусственную мышечную клетку, которая в будущем, как они ожидают, пригодится при разработке микророботов, способных передвигаться в человеческих сосудах. В эксперименте модифицированные волокна сформировались в мышечную ткань, по своим свойствам невероятно близкую к человеческой, сообщает zex2.ru.
Для управления искусственными мышцами, созданными на основе генетически модифицированной клетки обычной мускулатуры, ученые из Массачусетского технологического института (МТИ) и Пенсильванского университета использовали пучок света. Таким образом, они еще и прибегли к применению достижений оптогенетикы - молодой, но уже многообещающего научной дисциплины. Однако обо всем по порядку.
Для своего исследования ученые выбрали скелетную (поперечно) мышечную ткань - такой материал для исследований крепче и выносливее, чем, например, сердечные или гладкие мышцы. Кроме того - что важно - волокнами скелетной мышечной ткани можно управлять с помощью внешних импульсов. Обычно в лабораториях импульсы от нервной ткани человека заменяют с помощью пары электродов, на которые подается напряжение, объясняют в МТИ.
Однако во время исследований в области робототехники такой метод не является оптимальным: электроды на участках мышечной ткани пришлось бы размещать очень часто, и такое количество электродов стала бы избыточным весом для миниатюрного робота. Поэтому ученые решили прибегнуть к достижениям оптогенетикы: раньше во время исследований в этой дисциплине удалось модифицировать нейроны таким образом, чтобы они могли реагировать на короткие лазерные импульсы (сейчас такой подход применяется для стимуляции сердечной мышцы человека).
Вместе с коллегами руководитель исследования Гарри Асада из МТИ совершил генетические модификации в структуре миобластов (клеток, из которых формируются мышечные волокна), чтобы усилить выработку восприимчивого к свету протеина. После того, как модифицировать миобласты соединили в мышечные волокна, их облучали 20-миллисекундными импульсами синего света. Выяснилось, что такие волокна реагируют на раздражители, в зависимости от объема облучения: узкий луч, который попадает на одно волокно, приводит к сокращению только его одного, тогда как более широкий, охватывающий несколько волокон, - к сокращению всех их сразу.
Далее ученые интегрировали модифицированные волокна в гидрогель - в этом случае основу для формирования искусственной мышечной ткани. Ученые установили, что сложившаяся мышечная ткань реагирует на лазерные импульсы так же хорошо, как и отдельные ее волокна. Кроме того, чем чаще ученые измеряли усилия искусственного мышцы с помощью микромеханических сенсора, тем сильнее он становился: это нагрузка была некой тренировкой, которая способствовала развитию волокон.
По мнению Асада, достижения его команды уже в ближайшее время можно будет применить, например, при испытании лекарств от болезней двигательного аппарата: их целебные свойства (и побочные эффекты) можно будет наблюдать по реакции искусственной мышечной ткани.
Прежде всего, как ожидают ученые, результаты их работы прежде пригодятся при разработке микророботов, на которых в медицине возлагают большие надежды.
Источник: zex2.ru
