Los robots biológicos en miniatura están avanzando más que nunca, gracias a que la médula espinal dirige sus pasos.
Los investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign desarrollaron los pequeños "espinobots" que caminan, impulsados por el músculo de la rata y el tejido de la médula espinal en un esqueleto de hidrogel suave impreso en 3D. Mientras que las generaciones anteriores de robots biológicos, o bio-bots, podían moverseLa simple integración de la médula espinal les da un ritmo de marcha más natural, dijo la líder del estudio Martha Gillette, profesora de biología celular y del desarrollo.
"Estos son los comienzos de una dirección hacia dispositivos biológicos interactivos que podrían tener aplicaciones para la neurocomputación y la medicina restaurativa", dijo Gillette.
Los investigadores publicaron sus hallazgos en la revista APL Bioingeniería .
Para hacer los espinobots, los investigadores primero imprimieron el pequeño esqueleto: dos postes para las piernas y una "columna vertebral" flexible, de solo unos pocos milímetros de ancho. Luego, lo sembraron con células musculares, que se convirtieron en tejido muscular. Finalmente, ellosintegró un segmento de la médula espinal lumbar de una rata.
"Seleccionamos específicamente la médula espinal lumbar porque el trabajo anterior ha demostrado que alberga los circuitos que controlan la alternancia izquierda-derecha para las extremidades inferiores durante la marcha", dijo el estudiante graduado Collin Kaufman, el primer autor del artículo ".perspectiva, las neuronas son necesarias para conducir movimientos musculares cada vez más complejos y coordinados. El obstáculo más desafiante para la inervación era que nadie había cultivado una médula espinal intacta antes ".
Los investigadores tuvieron que idear un método no solo para extraer la médula espinal intacta y luego cultivarla, sino también para integrarla en el bio-bot y cultivar el tejido muscular y nervioso juntos, y hacerlo de una manera queLas neuronas forman uniones con el músculo.
Los investigadores vieron contracciones musculares espontáneas en los espinobots, lo que indica que las uniones neuromusculares deseadas se habían formado y los dos tipos de células se comunicaban. Para verificar que la médula espinal funcionaba como debería para promover la marcha, los investigadores agregaron glutamato,un neurotransmisor que provoca que los nervios le indiquen a los músculos que se contraigan.
El glutamato hizo que el músculo se contrajera y las piernas se movieran en un ritmo natural de marcha. Cuando el glutamato se enjuagó, los espinobots dejaron de caminar.
A continuación, los investigadores planean refinar aún más el movimiento de los espinobots, haciendo que su andar sea más natural. Los investigadores esperan que esta integración a pequeña escala de la médula espinal sea un primer paso hacia la creación de modelos in vitro del sistema nervioso periférico, lo cual es difícil deestudiar en pacientes vivos o modelos animales.
"El desarrollo de un sistema nervioso periférico in vitro - médula espinal, crecimiento y músculo inervado - podría permitir a los investigadores estudiar enfermedades neurodegenerativas como la ELA en tiempo real con mayor facilidad de acceso a todos los componentes afectados", dijo Kaufman"También hay una variedad de formas en que esta tecnología podría usarse como una herramienta de entrenamiento quirúrgico, desde actuar como un maniquí de práctica hecho de tejido biológico real hasta ayudar a realizar la cirugía en sí. Estas aplicaciones son, por ahora, bastantefuturo lejano, pero la inclusión de un circuito intacto de la médula espinal es un importante paso adelante "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Oficina de Noticias . Original escrito por Liz Ahlberg Touchstone. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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