La farfalla robotica 3D realizzata con l'idrogel bioibrido che cambia colore. Credito:Fu et al., Sci. Robot . 3, orecchio8580 (2018)
Un team di ricercatori della Southeast University di Nanchino, Cina, ha sviluppato una piattaforma heart-on-a-chip che incorpora cellule muscolari cardiache di ratto, idrogel e nanocristalli. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Robotica scientifica, il gruppo ne descrive la struttura, come è stato fatto, e gli usi a cui potrebbe essere destinato.
Mentre i ricercatori delle aziende farmaceutiche e di altri istituti di ricerca lavorano per creare nuovi farmaci per varie malattie, altri cercano modi per aiutarli. A quello scopo, sono state sviluppate piattaforme heart-on-a-chip per testare l'impatto dei farmaci sull'anatomia del cuore. In questo nuovo sforzo, i ricercatori si sono rivolti al camaleonte per trovare ispirazione. Come lo descrivono, sono stati ispirati da uno studio sui mezzi con cui la lucertola cambia i suoi colori. Ha dato loro l'idea di indurre lo stesso effetto in un campione di laboratorio piuttosto che in una creatura vivente. Il risultato di questo sforzo è un biobot stranamente bello simile a una farfalla, colori apparentemente cangianti mentre sbatte le ali.
La piattaforma non è in realtà una farfalla, o anche correlato a uno. Anziché, è una struttura fisica realizzata aggiungendo nanocristalli a un idrogel e applicando uno strato di cellule muscolari cardiache di ratto:il battito si verifica quando le cellule muscolari si contraggono e si rilasciano. L'espansione e la contrazione delle cellule muscolari influiscono anche sui nanocristalli, facendoli riflettere colori diversi. Parti della farfalla diventano blu quando le cellule si contraggono mentre altre diventano rosse mentre si espandono.
Per dimostrare l'efficacia del sistema heart-on-a-chip realizzato con l'idrogel bioibrido che cambia colore, varie concentrazioni del farmaco isoproterenolo sono state pompate nel chip per stimolare le cellule cardiache. Questo primo piano del chip mostra il cambiamento di colore in blu quando è stato aggiunto l'isoproterenolo. Credito:Fu et al., Sci. Robot . 3, orecchio8580 (2018)
Il team ha creato la piattaforma a forma di farfalla per rendere il risultato più sorprendente. Il suo scopo, però, è molto più serio - notare visivamente cosa succede quando i farmaci vengono applicati alle cellule del cuore - possono accelerare le contrazioni o rallentarle, a seconda di cosa il farmaco è stato progettato per fare.
Il team riferisce di aver testato con successo la capacità della loro farfalla biobot applicando varie quantità di isoproterenolo, un farmaco per il cuore, quale, notano, è simile all'adrenalina. Viene generalmente utilizzato per favorire il flusso sanguigno attraverso un blocco accelerando la frequenza cardiaca. Notano che tipi simili di piattaforme potrebbero essere utilizzati in altre aree, come i vestiti che cambiano colore in base alla frequenza cardiaca di chi li indossa.
Schema schematico della costruzione degli idrogel di colore strutturale autoregolati bioispirati assemblando tessuti di cardiomiociti ingegnerizzati su film sintetici di idrogel opale inverso. Credito:Fu et al., Sci. Robot . 3, orecchio8580 (2018)
Ingrandimento della sezione trasversale dell'idrogel cangiante con microscanalatura. Credito:Fu et al., Sci. Robot . 3, orecchio8580 (2018)
L'idrogel strutturale bioibrido che cambia colore integrato su un cuore su un chip. Credito:Fu et al., Sci. Robot . 3, orecchio8580 (2018)
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