Rugmurg gee bio-bots loop ritme

Universiteit van Illinois te Urbana-Champaign navorsers ontwikkel om die klein loop "spinobots," aangedryf deur rot spiere en rugmurg weefsel op 'n sagte, 3D-gedrukte tuberculose geraamte. Terwyl die vorige geslagte van biologiese robotte, of bio-bots, kan na vore gebring deur eenvoudige spiersametrekking beweeg, die integrasie van die rugmurg hulle gee 'n meer natuurlike loop ritme, het gesê studieleier Martha Gillette, 'n professor van sel en ontwikkelingsbehoeftes biologie.

"Dit is die begin van 'n rigting in die rigting van interaktiewe biologiese toestelle wat aansoeke vir neurocomputing en vir herstellende medisyne kan hê," sê Gillette.

Die navorsers gepubliseer hul bevindinge in die joernaal APL Bioengineering.

Om die spinobots maak, het die navorsers die eerste gedrukte die klein geraamte: twee poste vir bene en 'n buigsame "ruggraat," net 'n paar millimeter in deursnee. Dan, hulle gekeur is dit met spierselle, wat gegroei het tot spierweefsel. Ten slotte, geïntegreer hulle 'n segment van lumbale rugmurg van 'n rot.

"Ons het spesifiek gekies om die lumbale rugmurg omdat vorige werk het getoon dat dit huisves die kringe wat beheer links-regs afwisseling vir onderste ledemate tydens stap," sê gegradueerde student Collin Kaufman, die eerste skrywer van die papier. "Uit 'n tegniese oogpunt, neurone is wat nodig is om al hoe meer kompleks, gekoördineerde spierbewegings ry. Die mees uitdagende hindernisbaan vir innervering was dat niemand nog ooit 'n ongeskonde knaagdier rugmurg gekweek voor."

Die navorsers het 'n metode nie net om die ongeskonde rugmurg en dan kultuur dit onttrek, maar ook om dit die spiere en senuwee weefsel saam te integreer op die bio-bot en kultuur, en doen dit op 'n manier dat die neurone vorm aansluitings bedink met die spiere.

Die navorsers het spontane spiersametrekkings in die spinobots, 'n teken dat die verlangde neuro-muskulêre aansluitings gevorm het en die twee seltipes is kommunikasie. Om te bevestig dat die rugmurg is funksioneer soos dit moet aan loop bevorder, het die navorsers bygevoeg glutamaat, 'n neurotransmitter wat gevra senuwees om spiere te kontrak sein.

Die glutamaat het veroorsaak dat die spiere om die kontrak en die bene te beweeg in 'n natuurlike loop ritme. Wanneer die glutamaat weg is afgespoel, die spinobots gestop loop.

Volgende, het die navorsers van plan is om verder te verfyn beweging die spinobots ', maak hul gangen meer natuurlike. Die navorsers hoop dat hierdie kleinskaalse rugmurg integrasie is 'n eerste stap in die rigting skep in vitro modelle van die perifere senuweestelsel, wat is moeilik om te studie in lewende pasiënte of dier modelle.

"Die ontwikkeling van 'n in vitro perifere senuweestelsel, rugmurg, uitgroeisels en bezenuwd spiere, kan lei tot navorsers om neurodegeneratiewe siektes bestudeer soos ALS in reële tyd met groter gemak van toegang tot al die impak komponente," het Kaufman. "Daar is ook 'n verskeidenheid van maniere waarop hierdie tegnologie gebruik kan word as 'n chirurgiese opleiding instrument, uit te tree as 'n praktyk dummy gemaak van ware biologiese weefsel om werklik te help voer die operasie self. Hierdie aansoeke is, vir nou, in die taamlik ver toekoms, maar die insluiting van 'n ongeskonde rugmurg kring is 'n belangrike stap vorentoe. "