Ученые из Университета Тафтса и Технологического института Нью-Джерси объединили усилия для разработки микроскопических биологических роботов, которые будут способствовать быстрому заживлению кожи и органов после тяжелых травм. Несмотря на то, что так называемые антроботы пока не были испытаны на людях, они продемонстрировали многообещающие результаты на лабораторных образцах в чашке Петри, где использовались человеческие клетки.
Каждый антробот состоит из нескольких легочных клеток, выращенных в лабораторных изолированных условиях в течение двух недель. Ученые объединили эти клетки в крошечные скопления. (Под "крошечными" подразумеваются действительно миниатюрные размеры - каждый антробот меньше кончика заостренного карандаша.) При разработке биологических роботов были выбраны клетки легких, потому что они обладают ресничками — мельчайшими волосообразными структурами, которые помогают клеткам создавать сопротивление и передвигаться. Хотя реснички клеток обычно обращены к центру скопления клеток, пропитывание антроботов раствором с низкой адгезией в течение дополнительной недели позволило исследователям заставить реснички отклониться наружу. Таким образом, каждый антробот приобрел те же двигательные способности, которыми обладают отдельные клетки легких, а также возможность двигаться группой.
В зависимости от своей формы антроботы передвигаются одним из двух способов. Сферические антропоботы, называемые «ботами 1 типа» в статье для журнала Advanced Science, на удивление менее подвижны, чем эллипсоидные или "боты 2 типа". Это связано с тем, что относительно равномерное распределение ресничек заставляет каждое движение ресничек «гасить движение друг друга». Хотя сферические антроботы еще умеют покачиваться, они менее способны к эффективному передвижению, чем эллипсоидные антропоботы, которые могут двигаться по прямым линиям или по кругу в зависимости от плотности их ресничек.
Антроботы создают мост через искусственную рану.
Некоторые независимые ученые считают, что называть скопления клеток “роботами” некорректно и здесь авторы проекта, вероятно, преувеличили их способности. У антроботов не только отсутствуют какие-либо электрические компоненты (что не помешало исследователям использовать этот термин), к тому же их движения не могут быть направлены в конкретную часть тела. В результате, это может осложнить выполнение долгосрочной задачи исследователей - использования антроботов для заживления ран.
Чтобы доказать эффективность антроботов, команда ученых имитировала в лаборатории небольшую рану, поцарапав тонкий слой нейронов. Когда они поместили антропоботов на царапину, они начали "строить" в ране мостик, который позволил нейронам «зашить» царапину в течение нескольких дней. Неясно, как и почему антропоботы помогли залечить рану, но исследователи сравнивают способность антроботов образовывать мосты на ране с муравьями, которые часто объединяются в цепочки, чтобы закрыть брешь, через которую один муравей не сможет пройти.
Стоит отметить, что сейчас только начало исследований антроботов. В своей статье исследователи приводят "множество вопросов для дальнейшей работы", касающихся поведения, потенциала регенерации тканей и даже обучаемости клеточных скоплений. В ходе дальнейших исследований ученые надеются в будущем использовать антроботов за пределами лабораторных условий и посмотреть, где они могут найти применение в регенеративной медицине.
