Αυτοσυναρμολογούμενα βιολογικά ρομπότ αφήνουν υποσχέσεις για επούλωση τραυμάτων

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Tuft και του Ινστιτούτου Τεχνολογίας του Νιου Τζέρσεϊ συνεργάστηκαν για τη δημιουργία μικροσκοπικών βιολογικών ρομπότ που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αποκατάσταση του οργανισμού έπειτα από κάποιο τραυματισμό. Αν και τα λεγόμενα anthrobots δεν έχουν δοκιμαστεί ακόμη σε ανθρώπους, φάνηκαν πολλά υποσχόμενα σε μοντέλα τραυματισμών που χρησιμοποιούν ανθρώπινα κύτταρα.

Κάθε anthrobot αποτελείται από λίγα πνευμονικά κύτταρα που καλλιεργούνται από απομονωμένα κύτταρα σε διάστημα δύο εβδομάδων. Αυτά τα κύτταρα σχηματίζουν μικροσκοπικές συστάδες, μικρότερες από τη μύτη ενός μολυβιού. Τα πνευμονικά κύτταρα διαθέτουν μικροσκοπικές τριχοειδείς δομές που τα βοηθούν να δημιουργούν ελκυσμό και να κινούνται. Παρότι αυτές οι τριχοειδείς δομές των κυττάρων κανονικά στρέφονται προς το κέντρο μιας συστάδας, ο κορεσμός των συστάδων σε ένα διάλυμα χαμηλής προσκολλητικότητας για μια επιπλέον εβδομάδα επέτρεψε στους ερευνητές να τις αναγκάσουν να στραφούν προς τα έξω. Αυτό έδωσε σε κάθε anthrobot την ίδια κινητική ιδιότητα που διαθέτουν τα μεμονωμένα πνευμονικά κύτταρα, με το πλεονέκτημα ότι πλέον κινούνται ως ομάδα.

Ανάλογα με το σχήμα τους, τα anthrobots κινούνται με έναν από τους δύο τρόπους. Τα σφαιρικά anthrobots, που ονομάζονται “bots τύπου 1” στην εργασία των ερευνητών για το περιοδικό Advanced Science, είναι αναπάντεχα λιγότερο κινητικά από τα ελλειψοειδή ή “bots τύπου 2“. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η σχετικά ομοιόμορφη κατανομή των τριχοειδών δομών προκαλεί την “αλληλοεξουδετέρωση” κάθε κίνησης τους. Παρά το γεγονός ότι τα σφαιρικά anthrobots μπορούν ακόμα να κουνιούνται, είναι λιγότερο ικανά για αποτελεσματική μετακίνηση από τα ελλειψοειδή, καθώς τα τελευταία μπορούν να κινηθούν σε ευθείες γραμμές ή σε στενούς κύκλους ανάλογα με την πυκνότητα των τριχοειδών δομών τους.

Πάντως, ο χαρακτηρισμός “ρομπότ” για αυτές τις κυτταρικές μάζες μπορεί να είναι υπερβολικός, όπως επεσήμαναν ορισμένοι επιστήμονες που δεν συμμετέχουν στην μελέτη. Τα anthrobots όχι μόνο δεν διαθέτουν ηλεκτρικά εξαρτήματα, αλλά οι κινήσεις τους δεν φαίνεται να κατευθύνονται σε κάποιο συγκεκριμένο σημείο του σώματος. Αυτό θα μπορούσε να αποδειχθεί πρόκληση για τη μακροπρόθεσμη αποστολή των ερευνητών να τα χρησιμοποιήσουν για την επούλωση πληγών.

Στο εργαστήριο, η ομάδα προσομοίωσε ένα μικρό τραύμα ξύνοντας ένα λεπτό στρώμα νευρώνων. Όταν τοποθέτησαν anthrobots πάνω στη γρατζουνιά, φάνηκε να δημιουργούν μια γέφυρα στην πληγή, επιτρέποντας στους νευρώνες να “ράψουν” τη γρατζουνιά μέσα σε λίγες ημέρες. Δεν είναι σαφές πώς ή γιατί τα anthrobots βοήθησαν στην επούλωση της πληγής, αλλά οι ερευνητές παρομοιάζουν την ικανότητα των συστάδων να σχηματίζουν γέφυρες με τα μυρμήγκια, τα οποία συχνά αλυσοδένονται μεταξύ τους για να κλείσουν ένα κενό που ένα μυρμήγκι θα ήταν πολύ μικρό για να το διασχίσει.

Αυτό είναι μόνο η αρχή στην μελέτη των anthrobot. Στην εργασία τους, οι ερευνητές θέτουν πολλά “αναπάντητα ερωτήματα για επόμενες εργασίες“, που περιστρέφονται γύρω από τις συμπεριφορές των κυτταρικών συσσωματωμάτων, τις δυνατότητες επιδιόρθωσης ιστών, ακόμη και τις ικανότητες μάθησης. Η επιδίωξη απαντήσεων σε αυτά τα ερωτήματα θα επιτρέψει στους ερευνητές να δοκιμάσουν τα anthrobots σε πραγματικές συνθήκες προκειμένου να δουν αν θα μπορέσουν να εξυπηρετήσουν την αναγεννητική ιατρική.

[via]