Ученые создали нашпигованные электроникой живые ткани-киборги

Они сокращаются так же, как настоящие клетки сердца, хотя отличаются от них по одному очень важному параметру: через них пропущены провода и транзисторы, следящие за каждым электронным импульсом клеток. В будущем, эти провода смогут контролировать их поведение.

В Гарвардском университете были созданы отдельные версии тканей-киборгов для нейронов, мышц и кровеносных сосудов. Их можно использовать для тестовых испытаний лекарств или как основу для создания биологических версий таких имплантатов как электронный стимулятор сердца. Если получится отправлять сигналы к клеткам, то ткани-киборги могут применяться в протезировании или для создания маленьких роботов.

"Это позволяет, по существу, стереть грань между электрическими, неорганическими системами и органическими, биологическими", - сказал Чарльз Либер, возглавлявший команду по созданию киберг-тканей.

Электрические компоненты можно было добавлять к выращенным тканям и раньше, но они не были интегрированы в их структуру, поэтому могли собирать информацию только с поверхности.

Команда Либера создала 3Д-сети проводящих ток нанопроводов, с встроенными кремниевыми датчиками. Важно, чтобы провода были гибкими и чрезвычайно маленькими, и не мешали росту ткани.

Ученые смогли вырастить крысиные нейроны, клетки сердца и мышцы, нашпигованные этими гибридными сетями. Клетки сердца начали сокращаться так же, как обычные, что позволило исследователям использовать эту сеть для снятия показаний сердцебиения.

Когда они добавили лекарство, стимулирующее сокращение сердечных клеток, они зафиксировали увеличение сокращений, свидетельствующее о том, что эта ткань функционирует так же как нормальная, и что сеть может фиксировать подобные изменения.

Команда Либера также смогла вырастить целый кровеносный сосуд длиной в 1,5 сантиметра из клеток человека, с проходящими через него проводами. Им удалось то, что не удавалось никому до них - записать электрические сигналы изнутри и снаружи сосуда. Команда смогла определить электрические шаблоны, которые, по их словам, позволят диагностировать воспаление или какие-либо изменения, которые увеличивают риск образования опухоли или указывают на угрозу заболеваний сердца.

"Вы можете использовать эти вещи для прямых измерений воздействия лекарств на синтетически выращенные человеческие ткани, без рисков, которые сопровождают испытания на живых людях", - сказал коллега Либера, Дэниэл Когэйн. Он также считает вероятным появление заплаток из этих тканей, которые можно добавлять на поверхность сердца, для, допустим, мониторинга возникающих с ним проблем.

Владимир Парпура, нейробиолог из Алабамского университета в Бирмингеме, который не участвовал в этом исследовании, предположил, что из этих тканей можно создать крошечные биометрические роботы или имплантаты, которые смогут восстанавливать поврежденные ткани посредством электрических импульсов.

Оригинал (на англ. языке): Newscientist.com

• Частое использование ChatGPT связано с одиночеством и эмоциональной зависимостью
• Стартап по натрий-железным батареям готов бросить вызов литий-ионным батареям для долгосрочного хранения энергии
• ABB разрабатывает высокоманевренный и высокоэффективный морской винт
• Изменения симметрии в крошечных кристаллах под воздействием света позволяют исследователям создавать материалы с заданными свойствами
• Солнечная пленка, которую можно наклеить где угодно для генерации энергии
• Двойно магичное ядро свинца-208 удивляет неожиданными свойствами формы
• Как мозг строит сложные карты для навигации и запоминания мира
• Пластиковый лед