Создатели биороботов с живыми мышцами опубликовали протоколы создания устройств

Ученые опубликовали общий протокол для создания биороботов, движущихся за счет сокращения модифицированных мышечных клеток, которые активируются светом или электромагнитным полем.

«Изначально протокол должен был стать универсальным справочным источником для каждого ученого по всему миру, который хотел бы повторить результаты, показанные нами в исследованиях PNAS 2016 и PNAS 2014, а также дать ученым общие принципы создания их собственных биороботов для различных применений», — рассказал изданию Science Daily первый автор исследования «Модульный подход к дизайну, изготовлению и определению параметров приводимых в действие мускулами биологических машин» Риту Раман.

Протокол подробно описывает все этапы создания биороботов. В нем указаны производители и характеристики материалов, использованных авторами при разработке устройств. 

На первом этапе с помощью оптогенетики исследователи создали линию мышечных клеток, которые активизируются при воздействии света определенной длины. Затем культуры мышечных клеток выращиваются таким образом, чтобы получить волокна кольцевой формы. На втором этапе создается «скелет». Ученые печатают из полиэтиленгликольакрилата (PEGDA) основу на 3D-принтере. Затем на «скелет» натягивают упругое кольцо из мышечных клеток. Ученые пытаются использовать в качестве двигателей для биороботов, комбинирующих биологические и электронные компоненты, различные живые системы.

В марте 2016 года исследователи Иллинойского университета сообщили о создании микроскопических биороботов, которые движутся за счет сокращений модифицированных мускульных клеток, реагирующих на свет. Биоробот приводился в движение мышечными клетками (миобластами) мышей, в геном которых внесен геном белка ChR2(H134R). Этот белок представляет собой светочувствительный ионный канал, который активизируется при облучении синим светом с длиной волны около 470 нм и заставляет мышечную клетку сокращаться. Мышечные клетки, выращенные в форме кольцевых волокон, были натянуты на «скелет» из гидрогеля в форме гибкой дуги, которая опиралась на пару столбиков. В испытаниях таких биороботов мышечные клетки при облучении светом нужной длины сокращались, деформируя «скелет» и перемещая устройство.

В 2014 году та же научная группа создала подобного биоробота. Гибкий робот приводился в движение мышечными клетками, но они активизировались с помощью электромагнитного поля. Такой метод не позволял выборочно активировать нужные клетки и точно управлять движением робота.