schedule
Версии этой кибернетической ткани созданы для нейронов, мышц и кровеносных сосудов. Они могут быть использованы для тестирования лекарств или в качестве основы для более биологический версии существующих имплантатов, таких как кардиостимуляторы. Если сигналы могут быть направлены в клетки, кибернетические ткани могут быть использованы в протезировании или для создания крошечных роботов.
"Это позволяет эффективно размыть границы между электронными, неорганическими и органическими системами", - говорит Чарльз Либер (Charles Lieber), ведущий исследователь кибернетической ткани.
Искусственные ткани могут быть уже выращенными в трехмерном пространстве из биологических материалов, которые не являются электрически активными. Электрические компоненты могут быть добавлены в ткани и раньше, но не интегрированы в их структуру, поэтому они могут лишь собрать информацию от поверхности.
Команда Либера объединила эти направления работы для создания электрически активных строительных клеток. Они создали 3D сети, проводящие нанопроволоки с массой кремниевых датчиков. Важно отметить, что провода должны быть гибкими и чрезвычайно малыми, чтобы избежать противодействия росту ткани. Основа также содержит традиционные биологические материалы, такие как коллаген.
Исследователи были в состоянии вырастить нейроны крыс, клетки сердца и мышц в этих гибридных сетках. В случае клетки сердца, они начали сокращаться так же, как нормальные клетки, и исследователи использовали сеть для считывания скорости ударов.
Когда они добавили препарат, который стимулирует сокращение сердца клетки, они обнаружили увеличение скорости, с указанием, что ткани ведут себя нормальным образом и о том, что сеть может чувствовать такие изменения.
Команда Либера также смогла вырастить кровеносные сосуды всего около 1,5 сантиметров в длину из клеток человека, с извилистыми проводами. По записи электрических сигналов внутри и вне сосуда видно то, что никогда не было возможно прежде: команде удалось обнаружить электрические модели, которые могут дать ключ к лечению воспалений, когда ткань претерпела изменения, которые делают её склонной к образованию опухоли или предложить предстоящие болезни сердца.
"Вы могли бы использовать эти вещи непосредственно, чтобы измерить воздействие лекарств в синтетически выращенных человеческих тканях без необходимости проверить их в реальном человеческом существе", - говорит коллега Либера Даниэль Кохан. Он также предусматривает ткани пятен, которые могут быть добавлены к поверхности сердца, скажем, для отслеживания проблем.
Владимир Парпура, нейробиолог из Университета Алабама, Бирмингем, который не принимал участия в исследовании, предполагает использование тканей в построении крошечных, биомиметических роботов или имплантатов для восстановления поврежденных тканей с помощью электронных импульсов.
Пока, однако, исследователи использовали только электрические основы для записи сигналов, которые до сих пор питают команды клеток. Так что следующий шаг Либера заключается в добавлении компонентов к нано основам, которые могут "общаться" с нейронами. Он говорит, что целью является "соединять ткани и общаться с ними таким же образом, как это делает биологическая система".
