دانشمندان از ریه انسان، زیست‌بات‌های زنده ساختند

مجموعه: اخبار پزشکی

تاریخ انتشار : یکشنبه, ۰۶ مهر ۱۴۰۴ ۱۳:۰۵

به گزارش ایسنا به نقل از آی‌ای، دانشمندان زیست‌بات‌هایی با نام «AggreBots» را از سلول ریه توسعه دادند که توانایی حرکت قابل تنظیم را دارند و برای درمان‌های آینده می‌توان از آنها استفاده کرد. روش مهندسی جدید در «دانشگاه کارنگی ملون»(Carnegie Mellon) برای توسعه زیست‌بات‌های طراحی‌شده با استفاده از سلول‌های ریه انسان به کار می‌رود. این زیست‌بات‌ها ممکن است روزی در بدن حرکت کنند تا پس از کنترل کامل الگوهای حرکتی‌شان، مداخلات درمانی یا مکانیکی را ارائه دهند.

زیست‌بات‌ها، ماشین‌های زیستی میکروسکوپی هستند که قابلیت حرکت خودکار و رفتارهای برنامه‌ریزی شده را دارند. پژوهشگران برای تأمین انرژی این ربات‌های کوچک، به الیاف عضله تکیه کرده‌اند که امکان انقباض و انبساط مانند عضلات واقعی را به آنها می‌دهد. یک روش جایگزین امیدوارکننده برای توسعه این زیست‌بات‌ها در مژک‌ها نهفته است. مژک‌ها اندامک‌های بسیار ریز و مو مانندی هستند که مایعات را در بدن حرکت می‌دهند یا به برخی از موجودات آبزی کمک می‌کنند تا شنا کنند. آنها روی سطح بعضی از سلول‌ها قرار دارند.

این رشته‌های کوتاه و نازک از موادی با نام ریزلوله ساخته شده‌اند و معمولاً در تعداد زیاد، کنار هم دیده می‌شوند. آنها توانایی حرکت هماهنگ دارند و سلول با همین حرکت می‌تواند در مایع اطراف خود جابه‌جا شود یا محیط اطرافش را تغییر دهد. کنترل شکل و ساختار دقیق فناوری زیست‌بات‌های مژک‌دار موسوم به «CiliaBots»، یک چالش مهم باقی مانده است. پژوهشگران در آزمایشگاه، یک راهبرد مونتاژ مدولار جدید را برای این زیست‌بات‌ها توسعه دادند. آنها با جمع‌آوری اسفروئیدهای بافتی مهندسی‌شده از سلول‌های بنیادی ریه می‌توانند AggreBots را با توانایی حرکت قابل تنظیم تولید کنند.

کنترل مژک‌ها برای دقت

«درو باتارام»(Dhruv Bhattaram) پژوهشگر ارشد و دانشجوی مقطع دکتری مهندسی پزشکی توضیح داد: ما با توسعه AggreBots خود، یک روش جایگزین را برای تأمین انرژی بافت‌های زیست‌بات‌ها ارائه می‌دهیم. ما از طریق فرآیند ترکیب اسفروئیدهای مختلف می‌توانیم برای اولین بار مکان و فراوانی مژک را روی سطح بافت دقیقاً کنترل کنیم تا رفتار CiliaBot را هدایت کنیم. این یک گام مهم رو به جلو است که همه می‌توانند برای نتایج مفید روی آن سرمایه‌گذاری کنند.

یکی دیگر از پژوهشگران این پروژه اضافه کرد: روش AggreBots، یک بعد جدید طراحی را به این نوع زیست‌بات‌ها و ربات‌های «بیوهیبریدی«(biohybrid) اضافه می‌کند. قابلیت ترکیب عناصر مژک‌دار و غیرمژک‌دار به صورت مدولار در آینده به دانشمندان این امکان را می‌دهد که زیست‌بات‌هایی را با الگوهای حرکتی مهندسی شده خاص ایجاد کنند. از آنجا که AggreBots به طور کامل از مواد زیستی ساخته شده‌اند، زیست‌تخریب‌پذیر و زیست‌سازگار هستند که ممکن است کاربرد مستقیم آنها را در محیط‌های پزشکی در آینده امکان‌پذیر سازد.

آینده پزشکی و مطالعاتی

این فناوری می‌تواند طیف وسیعی از کاربران مانند جامعه رباتیک‌زیستی، پزشکان و پژوهشگران پزشکی که بیماری‌های مرتبط با مژک را مطالعه می‌کنند، بهره‌مند سازد. فناوری CiliaBots را می‌توان از سلول‌های خود بیمار ساخت تا پتانسیل فناوری درمانی شخصی‌سازی شده بدون رد ایمنی را ارائه دهد. «شی چارلی رن»(Xi Charlie Ren) دانشیار مهندسی پزشکی و یکی از پژوهشگران این پروژه تأکید کرد: حرکت مهم است زیرا بدن یک محیط پیچیده است. رساندن مواد درمانی به کمک سلول، پتانسیل زیادی دارد اما بدون مکانیسم پیشرانه مناسب، سلول‌ها به راحتی دچار چالش حرکتی می‌شوند.

وی افزود: ما روشی را ارائه کرده‌ایم که افراد می‌توانند از آن برای کنترل حرکت CiliaBot استفاده کنند. این زیست‌بات‌ها از کمک به ما در درک تأثیرات بهداشتی خطرات زیست‌محیطی گرفته تا تسهیل رساندن درمان به داخل بدن، طیف وسیعی از کاربردها را دارند و بسیار هیجان‌انگیز است که بخشی از تکامل آنها باشیم.

فناوری AggreBots، گام مهمی در رباتیک بیوهیبریدی است که طراحی مدولار، مواد زیست‌تخریب‌پذیر و کنترل دقیق بر حرکت را ترکیب می‌کند و امکاناتی را برای مطالعه، پزشکی شخصی‌سازی شده و کاربردهای درمانی آینده فراهم می‌کند.

این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.