Американские ученые создали рыбу-робота из клеток сердца человека

Ученые Гарвардского университета и университета Эмори создали первую полностью автономную биогибридную рыбу-робота, которая состоит из клеток сердечной мышцы человека, бумаги и гидрогеля. Устройство, которое весит 25 миллиграммов, воссоздает мышечные сокращения работающего сердца, позволяющие ему плавать в воде. Результаты работы опубликовали в журнале Science.

Устройство изготовили из кардиомиоцитов, полученных из стволовых клеток человека, оно имитирует движение рыбки данио. У робота был хвостовой плавник, который состоял из двух слоев (бислоя) мышечных клеток. Они работали в антагонистической манере: когда одна сторона плавника растягивалась, другая сжималась. Растяжение слоя приводило к открытию механочувствительных белковых каналов, которые вызывали последующее сокращение, а затем растяжение и так далее. Такой замкнутый цикл обеспечивал 108-дневную автономную работу устройства.

С целью вторичного контроля за циклом сокращение-растяжение исследователи построили из кардиомиоцитов аналог синусового узла серца - G-узел, который посылает электрические сигналы мышцам плавника  и выполняет роль кардиостимулятора. Он вместе с бислоем создавал спонтанные, но скоординированные быстрые движения тела и плавника. В результате рыба-робот увеличила скорость плавания до более чем одной длины тела в секунду. 

Амплитуда мышечных сокращений, максимальная скорость плавания и координация мышц увеличивались в течение первого месяца по мере созревания кардиомиоцитов. В итоге искусственная рыбка смогла достичь скорости плавания, которую можно сравнить со скоростью рыбок данио в дикой природе.

По словам ученых, их технология может служить не только фундаментом для создания сложных самоподдерживающихся биомеханических устройств, но и улучшить понимание работы сердца у человека.

Ранее ученые из США нашли способ создания эффективной вакцины против ВИЧ.