Una nueva clase de robots biológicos en miniatura, o bio-bots, ha visto la luz, y está siguiendo donde brilla la luz.
Los bio-bots están alimentados por células musculares que han sido genéticamente modificadas para responder a la luz, dando a los investigadores control sobre el movimiento de los bots, un paso clave hacia su uso en aplicaciones para la salud, la detección y el medio ambiente. Dirigido por Rashid Bashir, el jefe de bioingeniería de la Universidad de Illinois, los investigadores publicaron sus resultados en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"La luz es una forma no invasiva de controlar estas máquinas", dijo Bashir. "Nos da flexibilidad en el diseño y el movimiento. La conclusión de lo que estamos tratando de lograr es el diseño avanzado de sistemas biológicos, y creemosel control de la luz es un paso importante hacia eso "
El grupo de Bashir demostró previamente bio-bots que se activaron con un campo eléctrico, pero la electricidad puede causar efectos secundarios adversos a un entorno biológico y no permite la estimulación selectiva de distintas regiones del músculo para dirigir el bio-bot, dijo Bashir.La nueva técnica de estimulación de la luz es menos invasiva y permite a los investigadores dirigir los bio-bots en diferentes direcciones. Los bio-bots giran y caminan hacia el estímulo de luz, dijo Bashir.
Los investigadores comienzan haciendo crecer anillos de tejido muscular a partir de una línea celular de ratón. Las células musculares tienen un gen agregado para que una determinada longitud de onda de luz azul estimule al músculo a contraerse, una técnica llamada optogenética. Los anillos se colocan alrededor de los postes enColumnas flexibles impresas en 3-D, que van desde aproximadamente 7 milímetros a 2 centímetros de longitud.
"Los anillos del músculo esquelético que diseñamos tienen forma de anillos o bandas de goma porque queremos que sean modulares", dijo el estudiante graduado Ritu Raman, el primer autor del artículo. "Esto significa que podemos tratarlos como bloques de construcción que puedencombinarse con cualquier esqueleto impreso en 3-D para hacer bio-bots para una variedad de aplicaciones diferentes ".
Además del diseño modular, los anillos musculares delgados tienen la ventaja de permitir que la luz y los nutrientes se difundan en el tejido desde todos los lados. Esto contrasta con los diseños anteriores de bio-bot, que usaban una tira gruesa de tejido muscular que crecía alrededor delesqueleto.
Los investigadores probaron esqueletos de una variedad de tamaños y formas para encontrar qué configuraciones generaban el mayor movimiento neto. También ejercitaron los anillos musculares a diario, activando el músculo con una luz intermitente, para hacerlos más fuertes para que los robots se movieran más lejos concada contracción
"Este es un diseño mucho más flexible", dijo Bashir. "Con los anillos, podemos conectar dos articulaciones o bisagras en el esqueleto impreso en 3-D. Podemos tener múltiples patas y múltiples anillos. Con la luz,podemos controlar en qué dirección se mueven las cosas. La gente ahora puede usar esto para construir sistemas de orden superior ".
Este trabajo fue parte del proyecto Emergent Behaviors of Integrated Cellular Systems, financiado por la National Science Foundation. EBICS recibió una renovación de cinco años y $ 25 millones en el otoño de 2015, lo que permitió a Bashir y sus colegas continuar desarrollando tecnología de bio-bots paraUna variedad de aplicaciones en diagnóstico, medicina y detección.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Original escrito por Liz Ahlberg. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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