Σάββατο, 8 Σεπτεμβρίου 2012

Οι ιστοί των cyborg είναι μισοζώντανοι με ηλεκτρονικά!


Η λέξη cyborg είναι μια συντόμευση των λέξεων cybernetic organism.
Σημαίνει ένα όν με βιολογικές και τεχνικές βελτιώσεις.
Will Ferguson

Χτυπάνε σαν πραγματικά κύτταρα της καρδιάς, αλλά τα καρδιομυοκύτταρα του ποντικού πάνω σε ένα δίσκο του πανεπιστημίου Harvard είναι διαφορετικά κατά ένα κρίσιμο τρόπο. Σαν φίδια τα διαπερνάνε σύρματα και τρανζίστορ που κατασκοπεύουν τους ηλεκτρικούς παλμούς κάθε κυττάρου. Στο μέλλον τα σύρματα μπορεί να ελέγχουν και την συμπεριφορά τους. Ενισχυμένες παραλλαγές ιστού cyborg έχουν δημιουργηθεί για νευρώνες, μύες και αρτηρίες. Θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σαν βιολογικές παραλλαγές σε υπάρχουσες εμφυτεύσεις όπως οι βηματοδότες. Εάν μάλιστα σήματα θα μπορούσαν να σταλούν στα κύτταρα, τότε τα κύτταρα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στην προσθετική η να δημιουργηθούν μικροσκοπικά ρομπότ.

«Επιτρέπει σε κάποιον να θολώσει τα όρια μεταξύ ηλεκτρονικών, ανόργανων συστημάτων και οργανικών,» λέει ο Charles Lieber, που διευθύνει την ομάδα πίσω από τους ιστούς cyborg.
Ο τεχνητός ιστός μπορεί να αναπτυχθεί σε τριδιάστατα ικριώματα φτιαγμένα από βιολογικά υλικά τα οποία δεν είναι ηλεκτρικώς ενεργά. Ηλεκτρονικά εξαρτήματα έχουν προστεθεί σε καλλιεργημένο ιστό στο παρελθόν, αλλά όχι ενσωματωμένα στην δομή, έτσι μπορούσαν μόνο να περισυλλέξουν πληροφορίες από την επιφάνεια.
1
Ηλεκτρικές φλεγμονές: Η ομάδα του Lieber συνδύασε αυτά τα σκέλη ώστε να δημιουργήσει ηλεκτρικώς ενεργά ικριώματα. Δημιούργησαν τρισδιάστατα δίκτυα αγώγιμων νανοσυρμάτων κατάσπαρτα με αισθητήρες πυριτίου. Ήταν κρίσιμο τα σύρματα να είναι εύκαμπτα και υπερβολικά μικρά, για να αποφευχθεί το εμπόδισμα της αναπτύξεως των κυττάρων. Το ικρίωμα επίσης περιείχε παραδοσιακά βιολογικά υλικά όπως κολλαγόνο.
Οι ερευνητές μπόρεσαν να αναπτύξουν νευρώνες ποντικών, καρδιακά κύτταρα και μυϊκά κύτταρα σε υβριδικά πλέγματα. Στην περίπτωση των καρδιακών κυττάρων, αυτά άρχισαν να συσπώνται σαν κανονικά κύτταρα, και οι ερευνητές μπόρεσαν να διαβάσουν τον ρυθμό τους. Όταν πρόσθεσαν ένα φάρμακο που διεγείρει την σύσπαση των καρδιακών κυττάρων παρατήρησαν μια αύξηση στον ρυθμό, δείχνοντας ότι ο ιστός συμπεριφέρεται κανονικά και ότι το δίκτυο μπορούσε να ανιχνεύσει τέτοιες αλλαγές.

Η ομάδα του Lieber κατόρθωσε να αναπτύξει μία πλήρη αρτηρία μήκους 1,5 εκατοστού από ανθρώπινα κύτταρα με σύρματα να κουλουριάζονται σαν φίδια γύρω της. Καταγράφοντας τα ηλεκτρικά σήματα από το εσωτερικό και εξωτερικό της αρτηρίας – κάτι το οποίο δεν ήταν εφικτό προηγουμένως – η ομάδα είχε την δυνατότητα να ανιχνεύσει ηλεκτρικά σήματα που έδιναν στοιχεία για φλεγμονή, όπου ο ιστός είχε υποστεί αλλαγές που τον έκαναν επιρρεπή σε εμφάνιση καρκίνου η πιθανή αρρώστια της καρδιάς.

Τα κύτταρα που διοικούν: «Μπορούσες να τα χρησιμοποιήσεις για να μετρήσεις απ ευθείας τα αποτελέσματα των φαρμάκων σε συνθετικά μεγαλωμένο ανθρώπινο ιστό, χωρίς να χρειάζεσαι να τα τεστάρεις σε ανθρώπους,» λέει ο συνεργάτης του Lieber ό Daniel Kohane. Επίσης φαντάζεται κομάτια ιστού που μπορούν να προστεθούν π.χ. σε μια καρδιά για να παρακολουθούν τα προβλήματα. Ο Vladimir Parpura ένας νευροβιολόγος στο πανεπιστήμιο της Αλαμπάμα, στο Birmingham που δεν ενεπλάκη στην μελέτη, συνιστά την χρήση των ιστών για την κατασκευή μικροσκοπικών βιομιμητικών ρομπότ η εμφυτεύσεις που επισκευάζουν τον ιστό που έχει υποστεί ζημιά μέσω ηλεκτρονικών παλμών.

Μέχρι τώρα, οι ερευνητές έχουν χρησιμοποιήσει τα ηλεκτρικά ικριώματα για να καταγράψουν τα σήματα – ακόμη χρειάζεται να δίνουν εντολές στα κύτταρα. Έτσι το επόμενο βήμα του Lieber είναι να προσθέσει εξαρτήματα στο νανοικρίωμα ώστε να μπορεί να «μιλήσει» στους νευρώνες. Λέει ότι ο σκοπός του είναι να καλωδιώσει τους ιστούς και να επικοινωνεί με τον ίδιο τρόπο που το κάνει ένα βιολογικό σύστημα!

© Will Ferguson | NewScientist.com
2 3

 terrapapers

Δεν υπάρχουν σχόλια: