Laser-guided biomechanical robot ray is step towards better artificial hearts / Robot biomeccanico a guida laser è a un passo verso migliori cuori artificiali.

Laser-guided biomechanical robot ray is step towards better artificial hearts / Robot biomeccanico a guida laser è a un passo verso migliori cuori artificiali.



Segnalato dal Dott.

 Giuseppe Cotellessa 

Reported by Dr. Joseph 

Cotellessa

The biomechanical stingray, on a glass slide. Image Science/Karaghen Hudson & Michael Rosnach
The biomechanical stingray, on a glass slide. Image Science/Karaghen Hudson & Michael Rosnach
Employing a mixture of technologies straight out of the Terminator science-fiction films, researchers from Harvard University have made a biomechanical fish-like robot whose metallic skeleton supports living muscle cells.

The robot, whose development is seen as a stepping-stone towards engineering a biomechanical human heart, is comprised of a silicone skin enclosing cells cultured from rat hearts, with a gold support structure.
Research leader Kevin Kit Parker, a former army officer, has been building biomechanical hybrid structures for some years, after initial work on growing films of heart muscle cells on silicone films. His first was a jellyfish-like ‘medusoid’ in which the cells were induced to contact using an electric current, forcing the cup-shaped silicone structure to contract and expel some water. Moving up the evolutionary chain to stingrays, the latest project incorporates some genetic engineering into the mix as well.
Using data gathered by another team studying how stingrays’ muscles are arranged, Parker devised a springy gold skeleton as a support structure, and embedded a template of the protein fibronectin into a silicone sheet shaped like a very small ray (a tenth of the size of a living juvenile ray). This template encouraged 200,000 cells taken from the hearts of embryonic rats to grow in a pattern radiating from the skeleton to the edge of the ray shape’s fins. The team then infected the cells with a virus designed to implant a gene into the cell that would make them contract in response to the light of a blue laser. Another sheet of silicone completes the assembly.
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Immersed in a bath of warmed nutrient solution, the robot is made to ‘swim’ by directing a laser onto each fin. Changing the frequency of the light speeds up the cells’ contraction rate, allowing the robot’s builder, post-doctoral student Sung-Jin Park, to steer it around the tank and even through an obstacle course. The cells only deflect the fin in one direction, with the spring action of the skeleton returning it to its original shape; this simplifies the real ray’s muscle structure, which as two muscle layers to control the fins’ rippling motion. The research is described in a paper in the journal Science.

























Parker is now turning his attention to a new biohybrid, whose nature he has not yet revealed, but his true goal is the bioengineered heart, he said. “I’m trying to get better and better at building muscular pumps,” he told Science.


ITALIANO
Utilizzando un gruppo di tecnologie verso l'esterno dei film di fantascienza Terminator, i ricercatori della Harvard University hanno realizzato un robot pesce-come biomeccanica il cui scheletro metallico sostiene cellule muscolari viventi.



Il robot, il cui sviluppo è visto come un trampolino di lancio verso l'ingegnerizzazione di un cuore umano biomeccanico, è composto da una custodia in silicone che racchiude le cellule in coltura da cuori di ratto, con una struttura di supporto d'oro.

Capo della ricerca Kevin Kit Parker, un ex ufficiale dell'esercito, è stato responsabile per la costruzione di strutture ibride biomeccaniche per alcuni anni, dopo il lavoro iniziale di crescita di cellule del muscolo cardiaco su film di silicone. Il primo è stato un 'medusoid' meduse o simili in cui sono state indotte le cellule a contatto con una corrente elettrica, costringendo la struttura silicone a tazza a contrarsi ed espellere acqua. Salendo la catena evolutiva di razze, l'ultimo progetto incorpora alcune ingegnerie genetice nel mix pure.

Utilizzando i dati raccolti da un altro gruppo studiando come i muscoli stingrays 'sono disposti, Parker ha ideato uno scheletro d'oro elastico come una struttura di supporto, e incorpora un modello delle proteine della fibronectina ​​in un foglio di silicone a forma di piccolo raggio (un decimo delle dimensioni di un minore raggio vivente). Questo modello ha incoraggiato 200.000 cellule prelevate dai cuori di ratti embrionali a crescere in un modello che irradia dallo scheletro al bordo delle pinne della forma ray. Il gruppo ha poi infettato le cellule con un virus progettato per impiantare un gene nella cellula che provocherebbe la contrazione  in risposta alla luce di un laser blu. Un altro foglio di silicone completa l'assemblaggio.


Immerso in un bagno di soluzione nutritiva riscaldato, il robot è finalizzato a nuotare dirigendo un laser su ciascuna aletta. Modifica della frequenza delle velocità della luce fino a un tasso di contrazione delle cellule, permettendo al costruttore del robot, e ai studenti post-dottorato Sung-Jin Park, di guidare intorno al serbatoio e anche attraverso un percorso ad ostacoli. Le cellule deviano solo la pinna in una direzione, con l'azione della molla dello scheletro riportandolo alla sua forma originale; questo semplifica la struttura muscolare del vero raggio, che, come due strati muscolari per controllare l'increspatura delle pinne di movimento. 

Da:
http://www.theengineer.co.uk/laser-guided-biomechanical-robot-ray-is-step-towards-better-artificial-hearts/?cmpid=tenews_2433157

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