medula espinhal dá bio-bots pé ritmo

University of Illinois at Urbana-Champaign investigadores desenvolveram a pequena curta "" spinobots movidos pelo músculo de rato e tecido da medula espinhal de um mole, 3D-impresso esqueleto hidrogel. Enquanto as gerações anteriores de robôs biológicos, ou bio-bots, poderia avançar pela contração muscular simples, a integração da medula espinhal dá-lhes um ritmo caminhar mais natural, disse o líder do estudo Martha Gillette, professor de biologia celular e de desenvolvimento.

"Estes são os começos de uma direção para dispositivos biológicos interativos que poderiam ter aplicações para neurocomputação e para a medicina reparadora", disse Gillette.

Os pesquisadores publicou suas descobertas na revista APL Bioengenharia.

Para fazer as spinobots, os pesquisadores impresso pela primeira vez o pequeno esqueleto: duas mensagens para as pernas e uma "espinha dorsal", flexível apenas alguns milímetros de diâmetro. Em seguida, eles semeado com células musculares, que cresceram no tecido muscular. Finalmente, eles integrado um segmento da espinal medula lombar de um rato.

"Nós especificamente seleccionados a medula espinhal lombar porque o trabalho anterior demonstrou que abriga os circuitos que o controle esquerda-direita alternância para membros inferiores durante a caminhada", disse o estudante Collin Kaufman, o primeiro autor do artigo. "Do ponto de vista da engenharia, os neurônios são necessários para conduzir cada vez mais complexas, movimentos musculares coordenados. O obstáculo mais difícil para inervação era que ninguém nunca tinha cultivado um roedor medula espinhal intacta antes."

Os investigadores tiveram a conceber um método não só para extrair a medula espinhal intacta e cultura em seguida, mas também ao integrá-lo para o bio-bot e cultura do músculo e tecido nervoso em conjunto, e fazer isso de uma maneira que os neurónios formar junções com o músculo.

Os investigadores viram as contracções musculares espontâneas nas spinobots, sinalizando que as junções neuro-musculares desejados tinha formado e os dois tipos de células foram comunicar. Para verificar se a medula espinhal estava funcionando como deveria promover caminhadas, os pesquisadores glutamato adicionados, um neurotransmissor que solicita nervos para sinalizar músculo se contrair.

O glutamato causou o músculo se contrair e as pernas a se mover em um ritmo curta natural. Quando o glutamato foi lavado, os spinobots parado de andar.

Em seguida, os pesquisadores pretendem aperfeiçoar o movimento dos spinobots, fazendo seus andamentos mais natural. Os investigadores esperam esta integração da medula espinal em pequena escala é um primeiro passo para a criação de modelos in vitro do sistema nervoso periférico, o que é difícil de estudo em pacientes vivos ou de modelos animais.

"O desenvolvimento de um in vitro sistema nervoso periférico, medula espinhal, excrescências e músculos inervados, poderia permitir aos investigadores estudar doenças neurodegenerativas, tais como ALS em tempo real com maior facilidade de acesso a todos os componentes afetados", disse Kaufman. "Há também uma variedade de maneiras que esta tecnologia poderia ser usada como uma ferramenta de treinamento cirúrgico, de atuar como um manequim prática feita de tecido biológico real para realmente ajudar realizar a cirurgia em si. Estas aplicações são, por agora, no bem distante futuro, mas a inclusão de um circuito medula espinhal intacta é um passo importante para a frente."