Питающиеся от клеток мышц биороботы ходят по команде

Инженеры из университета Иллинойса (University of Illinois) представили класс ходящих миниатюрных биороботов, работающих на мышечных клетках и контролируемых электрическими импульсами. Последнее даёт исследователям возможность управлять их функциями.

"Мы пытаемся интегрировать принципы техники и биологии таким образом, чтобы результаты можно было использовать для проектирования и разработки биологических машин и систем для экологических и медицинских приложений, – говорит руководитель исследования Рашид Башир (Rashid Bashir). – Если мы научимся использовать биологические преимущества, это может привести к созданию множества полезных вещей".

Группа Башира была пионером в проектировании и строительстве биороботов менее сантиметра в длину и выполненных из гибкого гидрогеля с помощью технологии 3D-печати. Ранее группа также продемонстрировала биороботов, передвигающихся самостоятельно с помощью сердечных клеток крыс. Однако клетки сердца сокращаются постоянно, что не позволяет учёным контролировать движения биоробота. Между тем им важно научиться включать и выключать своё детище, ускорять и замедлять его действия.

Новые биороботы рассчитаны на питание от полосы клеток скелетных мышц, которые двигаются благодаря электрическому импульсу.

"Скелетные мышцы хороши для таких целей, так как мы можем двигать ими с помощью внешних сигналов, – говорит Башир. – Например, можно использовать скелетные мышцы при проектировании устройства, которое начнёт функционировать, почуяв химикат или получив определённый сигнал".

На дизайн изобретения учёных вдохновили природные комплексы мышц, сухожилий и костей. Основа из гидрогеля достаточно прочна, чтобы поддержать структуру биоробота, но при этом достаточно гибкая, чтобы сгибаться подобно суставу. Две стойки служат для закрепления полоски мышц позвоночника подобно тому, как сухожилия держат мышцы у кости. Стойки также используются в качестве ног биоробота.

По мнению членов исследовательской команды, эта работа станет первым важным шагом в развитии и контроле биологических машин, которые можно программировать для выполнения определённой работы. Возможно, однажды из этого получатся хирургические роботы, интеллектуальные имплантаты и передвижные экологические анализаторы, которые смогут обнаружить и нейтрализовать токсин.

Н следующем этапе исследователи планируют получить ещё более совершенный контроль над движением биороботов путём интеграции нейронов, что позволит управлять ими не только с помощью электрического поля, но и с помощью света и химических градиентов.