Созданы биологические роботы, реагирующие на свет

Новый класс миниатюрных биологических роботов, или био-ботов, движется туда, где сияет свет.

Био-боты построены из мышечных клеток, которые были генетически модифицированы таким образом, чтобы реагировать на свет. Это дает исследователям контроль над движением ботов, чтобы использовать их для здравоохранения или зондирования окружающей среды. Автором является Рашид Башир из университета Иллинойса.

«Свет — это неинвазивный способ контроля этих машин», — говорит Башир.

Ученые ранее уже продемонстрировали био-ботов, которые активировались с помощью электрического поля, но электричество может вызвать неблагоприятные побочные эффекты биологической среды, и не допускает селективную стимуляцию различных регионов мышцы человека, чтобы направить к ней био-бота. Новый метод световой стимуляции является менее проблематичным и позволяет исследователям управлять движением био-ботов в разных направлениях. Био-боты поворачивают и идут навстречу световому «стимулу».

Исследователи вначале выращивают кольца из мышечной ткани мышей. В клетках мышцы есть ген, который действует таким образом, что определенная длина волны голубого света стимулирует мышцу сокращаться. Этот метод называется оптогенетикой. Кольца замыкаются на 3-D-печатных гибких магистралях, начиная с размера 7 миллиметров до 2 сантиметров в длину.

В дополнение к модульной конструкции, тонкие мышечные кольца имеют преимущества пропускания солнечного света, и питательные вещества диффундируют в ткань со всех сторон.

Исследователи попробовали скелеты для ботов разнообразных размеров и форм, чтобы найти, какие конфигурации генерируют самые точные движения. Лучшей оказалась форма кольца. Ученые также ежедневно тренируют эти мышечные кольца с помощью световой мигалки, чтобы сделать их еще сильнее и боты двигались все дальше с каждым сокращением мышцы.

Эта работа была частью научного проекта, финансируемого Национальным научным фондом США на сумму $ 25 миллионов.