Луковые мышцы и еще три имитации человеческого тела

Рассказываем о нескольких успехах биотехнологий.

Биотехнология и биоинженерия позволяют ученым создавать поистине удивительные вещи: не так давно команда исследователей из Университета Нью-Мексико объявила о создании искусственных эритроцитов.

Клетки, сделанные из полимерного материала, выглядели и функционировали как настоящие — передвигались по кровеносным сосудам, перенося гемоглобин, при необходимости меняя свою форму и вновь возвращая ее.

Разработка американских ученых пополнила список, в которых входят другие подобные изобретения: оказывается, биоинженеры уже придумали немало других интересных вещей.

Мышцы из лука

Команда исследователей из Университета Тайваня объявила о создании искусственных мышц, материалом для которых послужила кожица лука [1]. Именно она стала альтернативой искусственным полимерным материалам: оказалось, что кожица обычного репчатого лука прекрасно гнется и даже может неплохо сокращаться.

Для того, чтобы превратить эпидермис лука в искусственные мышечные волокна, ученые провели немало манипуляций: удалили из клеток воду и гемицеллюлозу — это позволило сохранить гибкость будущей мышцы.

В дальнейшем фрагмент кожуры покрыли с двух сторон тончайшим слоем золота, после чего нарезали на небольшие полоски — именно они, сгибаясь в ту или иную сторону под действием электрического тока, сокращались, работая именно так, как должны работать мышечные волокна.

Для человека, конечно, луковые мышцы никак не пригодятся — внедрить их в организм вряд ли получится. Однако они вполне смогут стать частью робота или роботизированного протеза.

Искусственные нейроны

Шведские ученые из Каролинского института сделали искусственную нервную клетку [2]. Для ее изготовления они использовали полимерные материалы, проводящие электрический импульс.

В ходе эксперимента авторы смогли наблюдать за тем, как в одной чашке Петри чувствительный компонент нейрона реагировал на химический раздражитель, после чего генерировал электрический сигнал. Под его действием во второй чашке Петри происходило выделение нейромедиатора ацетилхолина.

Подобные исследования могут использоваться для разработки новых подходов к терапии нейродегенеративных заболеваний — авторы не исключают, что восстановить функции поврежденных нейронов будет возможно, стимулируя их с помощью химических сигналов.

Сверхтонкая сетчатка

Исследователи из США и Южной Кореи попытались создать самую совершенную искусственную сетчатку, использование которой поможет вернуть зрение людям, ослепшим из-за макулярной дегенерации или других болезней.

Для этого им потребовался графен, дисульфид молибдена, золото, алюминий и  нитрат кремния — все эти материалы они использовали для создания гибкого и чувствительного сенсора.

Искусственная сетчатка могла изгибаться как настоящая. Авторы эксперимента успешно испытали ее на животных: созданный в лаборатории орган реагировал на свет и поглощал его, передавая на внешнюю плату, которая конвертировала полученный сигнал в электрический импульс. Ученым также удалось продемонстрировать биосовместимость созданного ими устройства, а это значит, что синтетическую сетчатку можно будет использовать для создания совершенных глазных протезов.

Искусственная ДНК

Говоря о развитии биотехнологий, нельзя не сказать об эксперименте, проведенном учеными из США. Они усложнили ДНК, добавив к четырем обычным составляющим этого полимера: аденину, тимину, гуанину и цитозину — еще четыре.

Полученная кислота, составленная из комбинации 8 «букв», получила название хатимодзи-ДНК. Искусственно синтезированные нуклеотидные основания Z, P, S, B образовывали пары, соединяясь при помощи водородных связей.

Восьмибуквенная ДНК, так же как и природная, закручивалась в спираль. Ученые также показали, что хатимодзи-ДНК может давать начало РНК, как это происходит с привычной нам ДНК.

Исследователи пояснили, что изучение восьмибуквенной ДНК может дать ключ к пониманию того, как может быть устроено хранение информации за пределами нашей планеты, проще говоря, о том, какой может быть ДНК у инопланетян (если они, конечно, существуют).

Источники:

  1. Chien-Chun Chen, Wen-Pin Shih, Pei-Zen Chang, Hsi-Mei Lai, Shing-Yun Chang, Pin-Chun Huang, and Huai-An Jeng. Onion artificial muscles. Appl. Phys. Lett. 106, 183702 (2015); https://doi.org/10.1063/1.4917498.
  2. Daniel T.Simon, Karin Larsson, David Nilsson, Gustav Burström, Dagmar Galter, Magnus Berggren, Agneta Richter-Dahlfors. An organic electronic biomimetic neuron enables auto-regulated neuromodulation," Biosensors and Bioelectronics, Volume 71, 15 September 2015, Pages 359-364, dx.doi.org/10.1016/j.bios.2015.04.058
  3. A new generation of artificial retinas based on 2D materials. American Chemical Society.2018. https://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/newsreleases/2018/august/new-generation-of-artificial-retinas-based-on-2D-materials.html
  4. Shuichi Hoshika, Nicole A. Leal et al., Hachimoji DNA and RNA: A genetic system with eight building blocks. Science 22 Feb 2019: Vol. 363, Issue 6429, pp. 884-887, doi: 10.1126/science.aat0971.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.