Ползающий биоробот работает на клетках сердца крысы

Ни жив ни мертв

Человечество всегда мечтало о гомункулах, големах и прочих живых существах, рожденных из неживой материи. Раньше они обитали только на страницах книг, но теперь искусственные скаты, выращенные на клетках мышечной ткани, киборги-сперматазоиды и другие биороботы появляются в стенах лабораторий.

«Мы превратили крысу в управляемого светом ската. Черт возьми, все что нужно знать вашим читателям — что это самая крутая штука, которую они увидят в этому году», — говорит Кит Паркер (Kit Parker), биоинженер из Гарварда, работа которого в июле этого года украсила обложку Science. Своего биоробота ученые из семи американских институтов и правда сделали на основе клеток лабораторных крыс, но только не обычных, а генномодифицированных — их кардиомиоциты, как называют клетки мышечной ткани сердца, могут сокращаться под действием синего света. Кардиомиоциты забирали у двухдневных эмбрионов грызунов и выращивали на полимерной подложке, которая помогала клеткам формировать в пространстве нужную структуру. Иначе они не могли бы согласованно сокращаться и приводить в движение биоробота. Поверх этой ткани прикрепили скелет из золотой проволоки, который играл роль мышц-антагонистов: сначала под действием света кардиомициты сжимались, а потом проволочный каркас постепенно разжимал всю структуру и искусственный скат плыл в воде.Максимальная скорость перемещения киборга составляла около 9 метров в час, а управлять ею можно было изменяя частоту света. Кроме того, освещая правую или левую сторону ската неравномерно, им можно было даже поворачивать или огибать препятствия. Паркер называет этого биоробота если еще не организмом, то уже вполне биологической формой жизни, способной реагировать на внешние раздражители. И как у любого уважающего себя создания у него есть своя среда обитания — водный раствор глюкозы, способный 6 недель поддерживать нехитрую жизнедеятельность кардиомиоцитов.

Правда за стенами лаборатории этих биороботов пока себе представить нельзя — если они не погибнут от голода или жестких внешних условий, то их съедят бактерии и грибы. Ведь никакой иммунной системы у новой жизнеподобной формы пока нет. Подобными же слабостями обладал и прошлый конструкт, созданный группой Кита Паркера — искусственный медузоид.

Этого биоробота тоже сделали на основе силиконовый матрицы, повторяющей форму живых медуз, и выращенных в ней кардиомиоцитов. Только эти клетки были взяты от обычных грызунов и на синий свет они никак не реагировали.

Поэтому ученые управляли движением медузоида с помощью тока.

Обратите внимание

Биоробота погружали в питательный раствор с примесью ионов магния, в котором под действием переменного внешнего электрического поля возбуждались ионные токи, заставлявшие кардиомиоциты сжиматься и разжиматься.

Движения медузоида часто получались рваными и хаотичными. Ученые искали оптимальные характеристики управляющего сигнала, способного заставить биться клетки киборга в унисон, пока не подобрали частоту электромагнитного поля в 1 Герц.

Эту повышенную чувствительность биоробота к внешним условиям авторы предлагают использовать для тестирования сердечных препаратов.

Действия любого лекарства, предназначенное для настоящего сердца, по их замыслу должно быть особенно заметно на привередливом медузоиде, только стремящемся повторить принципы, по которому организована живая материя, шестеренки которой тысячелетиями подгонялись друг под друга.

Большой выбор комплектующих

Еще один красивый эксперимент в 2013 году поставили ученые из Университета Иллинойса. Как будто вдохновившись средневековыми алхимиками, учившими выращивать маленьких человечков — гомункулов на сперме и навозе, они попытались сделать биоробота-сперматозоида, плавающего за счет волнообразных движений жгутиком.

Для этого они покрыли трехмерную силиконовую подложку белком фибронектином, который в живых организмах заполняет межклеточное пространство, а в этом биороботе длиной в 2 миллиметра направлял рост кардиомиоцитов.

Искусственный сперматозоид плавал со скоростью до 10 микрометров в секунду, что почти в 10 раз меньше скорости настоящего сперматозоида (60-70 микрометров в секунду). Это, конечно, не устроило ученых и они добавили своему воспитанцу второй хвост, с которым киборг научился разгоняться уже до 81 микрометра в секунду.

Таких мягких роботов чаще всего хотят применять для адресной доставки лекарств и проведения простых медицинских операций внутри тела человека. Ведь биокиборги в отличии от «железных» машин могут питаться тем же самым топливом, что и клетки человека и при этом не выделять во внешнюю среду никаких токсичных продуктов.

Важно

Кроме того, они, конечно, гибче и должны как сами меньше повреждаться при работе внутри человека, так и меньше повреждать живые ткани. Сплошная органика и сердечное отношение.

Впрочем, конечно не все биороботы основаны на кардиомиоцитах: некоторые ученые предлагают использовать не капризные сердечные клетки, вечно сокращающиеся в своем собственном ритме, а обычные скелетные мышцы, взятые у тех же несчастных крыс.

Так, в работе 2014 года на 3D принтере распечатали гибкий П-образный полимерный каркас, между ножками которого вырастили искусственную мышцы. Потом эти угловатые создания помещали в питательный раствор-электролит, возбуждали электрическим током и смотрели на их перемещения, скорость которых сильно зависела от частоты внешнего поля.

Наконец, уже в 2016 году еще одна группа ученых предложила использовать не клетки крыс или других млекопитающих, а клетки морской улитки Aplysia californica, которые лучше переносят высокое содержание углекислого газа или перепады давления, температуры и кислотности. Сейчас у их киборга есть 2 полимерных руки, соединенных между собой телом из 12 ротовых мышцы улитки, сокращение и расслабление которых под действием внешних электрических импульсов позволяет ему двигаться со скоростью до 0,4 сантиметра в минуту.

В будущем исследователи планируют заменить синтетическим полимер коллагеном, который должен сделать всю систему еще биодружелюбней. Для управления движениями новой версии биоробота ученые хотят добавить к нему нервные клетки моллюска. Так их киборг будет перемещаться быстрей и эффективней и станет еще чуточку больше похож на свой биологический прототип.

Источник: https://chrdk.ru/sci/Biobots

Другие науки о жизни

  • Главная
  • Статьи
  • Науки о жизни
  • Другие науки о жизни

25 Февраля 2019

В России создан уникальный оперирующий робот. Он сможет выполнять сложные медицинские манипуляции в автоматическом режиме.

читать25 Февраля 2019

Универсальные пробиотики превзойдут по эффективности популярные йогурты, но стоить будут на порядок дешевле.

читать22 Февраля 2019

Китайские исследователи испытали на свиньях кардиостимулятор, который не нуждается в замене источника питания.

читать22 Февраля 2019

Расчеты ученых из Австралии показывают, что цель ВОЗ по глобальной ликвидации рака шейки матки вполне достижима.

читать22 Февраля 2019

Новый способ планирования лучевой терапии может предотвратить поражение чувствительных органов вокруг опухолей.

читать22 Февраля 2019

Американские химики синтезировали ДНК с восьмибуквенным алфавитом, добавив к природным еще 2 пары нуклеотидов.

читать20 Февраля 2019

Освобожденные от внутренних структур тромбоциты обратимо блокируют тромбообразование и препятствуют метастазированию.

читать18 Февраля 2019

Нейросеть за 10 секунд определяет, есть ли в исследуемом материале похожие на метастазы образования и где они находятся.

читать18 Февраля 2019

Метаанализ исследований за последние 18 лет показал, что контакт с глифосатом на 40% повышает риск неходжкинской лимфомы.

читать15 Февраля 2019

Недостаток сна заставляет костный мозг производить больше лейкоцитов, которые ускоряют образование атеросклеротических бляшек.

читать15 Февраля 2019

Исследователи из Индианского университета создали прототип анализа, который по биомаркерам крови определяет уровень боли у пациента.

читать14 Февраля 2019

Первая в мире операции по вживлению механического сердечного насоса, заряжаемого от беспроводной сети, прошла успешно.

читать14 Февраля 2019

Финские и шведские ученые еще раз подтвердили «гипотезу бабушек», говорится в двух статьях, опубликованных в Current Biology.

читать13 Февраля 2019

МикроРНК-142 контролируют регулирующие иммунный ответ Т-клетки, тем самым предотвращая аутоиммунные заболевания.

читать13 Февраля 2019

Исследователи надеются, что их открытие ляжет в основу препарата, который позволит бороться с негативными последствиями инсульта.

читать12 Февраля 2019

Российские молекулярные биологи сравнили качество работы двух самых популярных систем анализа внеклеточной ДНК, DSPVK и CNAK.

читать11 Февраля 2019

Активация АМФ-зависимой киназы в Т-хелперах позволяет справиться с повреждением суставов при ревматоидном артрите.

читать11 Февраля 2019

Ещё один механизм невольной помощи раку со стороны иммунитета: эскорт из нейтрофилов помогает раковым клеткам метастазировать.

читать11 Февраля 2019

Исследователи обнаружили два белка, которые могут частично стимулировать рост ампутированных пальцев у мышей.

читать07 Февраля 2019

Так разработчики назвали систему ИИ, которая за 20 секунд анализирует томограмму легких и диагностирует наличие опухолей.

читать

Источник: http://www.vechnayamolodost.ru/articles/drugie-nauki-o-zhizni/bioroboty/

Биороботов теперь можно напечатать на 3D принтере | РОБОТОША

Исследователи из Университета штата Иллинойс создали крошечных биороботов, которых просто напечатали на 3D принтере. Биороботы могут двигаться, когда подводят ток к их биологическим мышечным системам. Крошечные роботы могут передвигаться по поверхности или через жидкость.

«Биологическая активация, производимая клетками, это фундаментальная необходимость для любого вида биологической машины, которую вы хотите построить», — сказал руководитель исследования Рашид Башир в пресс-релизе.

«Мы пытаемся интегрировать эти принципы техники с биологией таким образом, чтобы они могли быть использованы для проектирования и разработки биологических машин и систем, применяемых для медицинских и экологических целей. Биология является чрезвычайно мощным инструментом, и если мы сможем как-то научиться использовать свои преимущества для полезных приложений, это может привести к большому количеству нужных вещей».

Эти машины используют мышечные клетки для передвижения. Группа Башира была первой в проектировании и создании биороботов, выполненных из гибких гидрогелей, напечатанных на 3D принтере, и живых клеток.

В 2012 году исследователи использовали клетки сердца крысы, чтобы создать примитивную версию этой системы, биороботы могли самостоятельно «ходить», но клетки продолжали сокращаться, не поддаваясь контролю.

Теперь они пытаются использовать реальные мышечные клетки и нейроны, которые могут регулировать скорость сокращений и направление движения робота. Новые биороботы рассчитаны на питание от скелетных мышечных клеток, которые могут быть активированы электрическим импульсом.

Скелетные мышцы очень привлекательны в плане того, что с их помощью мы можем передвигаться, используя внешние сигналы.

Костяк робота из гидрогеля, напечатанного на 3D принтере, с одной стороны, достаточно крепкий, чтобы дать структуру биороботу, а с другой, достаточно гибкий, чтобы сгибаться как сустав.

Читайте также:  Pr2 - лучший помощник для дома!

Исследователи видят множество применений для роботов (кроме запугивания своих друзей ботом со странной мышечной системой), в том числе нейтрализации токсина и улучшения контроля биологических систем.

«Наша цель состоит в том, чтобы использовать эти устройства как автономные датчики. Мы хотим научить их чувствовать конкретный химикат и двигаться к нему, затем использовать агент для нейтрализации токсина. Взяв под контроль биологическую активацию, мы сделали большой шаг к нашей цели», — сказал Башир.

Дальнейшие исследования предполагают получить еще больше контроля над движением биороботов. С инженерной точки зрения, они надеются разработать гидрогелевую основу, которая позволит биороботам двигаться в разных направлениях. Благодаря 3D печати, инженеры могут достаточно быстро исследовать различные формы и конструкции роботов.

Башир и его коллеги даже планируют интегрировать устройство в студенческую лабораторию, чтобы студенты сами могли проектировать различные виды биороботов.

Источник: news.illinois.edu

 

Источник: http://robotosha.ru/robotics/biorobot-3d-printed.html

Ученые сделали ската-киборга из клеток крысиного сердца

Karaghen Hudson & Michael Rosnach

Американские ученые собрали миниатюрного киборга из кардиомиоцитов ГМ-крыс. Напоминающее ската устройство способно плавать в воде, управляясь световыми импульсами. Его снимок украсил обложку свежего номера журнала Science, в котором авторы опубликовали отчет о своей работе.

По словам Кевина Кита Паркера (Kevin Kit Parker), разработчика из Института Виза при Гарвардском университете, идея пришла ему во время посещения с дочерью Бостонского аквариума: «Она попробовала погладить ската, опустила руку в воду, но тот быстро уплыл от нее, очень красиво, – сказал ученый в интервью Gizmodo. – Тут меня будто молнией ударило: ведь я могу построить такую же мышечную систему». Своей идеей Паркер поделился с коллегой Суньцзинь Парком (Sung-Jin Park): «Я сел перед ним и сказал: “Суньцзинь, мы разберем на части крысу и соберем из нее ската, а потом будем управлять им с помощью света”».

Ранее Паркер и его коллеги уже демонстрировали полуживое-полусинтетическое существо – плавающего «медузоида» (meduzoid), собранного из слоя кардиомиоцитов (клеток сердечной мышцы) на упругой силиконовой подложке. Однако работа над «скатом» оказалась намного сложнее.

Для начала ученые получили ГМ-линию крыс, кардиомиоциты которых активировались под действием синего света. Клетки были забраны у 2-дневных эмбрионов и культивировались на силиконовой подложке с тонким «скелетом» из золотой проволоки.

Совет

Фибронектин – белок соединительной ткани – направлял их рост в нужных направлениях.

Авторы получили 16-миллиметровую, 10-граммовую структуру, содержащую порядка 200 тыс. кардиомиоцитов и способную двигаться в воде. В отличие от настоящих скатов, плавники которых перемещаются вверх и вниз разными группами мышечных клеток, в этой упрощенной структуре кардиомиоциты способны лишь опускать их, а обратное движение обеспечивается упругостью проволочного скелета.

Подсветив две ее стороны импульсами синего света, можно вызвать волну сокращений, которая заставляет «ската» продвигаться вперед; меняя частоту световых импульсов, можно контролировать скорость плавания, а облучая лишь одну сторону – заставлять киборга поворачивать.

И хотя скорость движения пока не превышает 9 метров в час, ученые продемонстрировали, что «скат» способен успешно огибать препятствия.

«Я думаю, мы получили биологическую форму жизни, – прокомментировал Паркер свою разработку для журнала Popular Mechanics. – Это не организм, поскольку воспроизводиться не может, но он, определенно, жив». Конечной целью работ Паркера остается создание полноценных «живых роботов» – управляемых устройств из живой ткани, например, сердечного импланта.

Роман Фишман

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Как покупать товары в США и при этом значительно экономить

Источник: https://nplus1.ru/news/2016/07/08/rayrat

Создан первый биоробот-скат из клеток сердца крыс, силикона и золота (ВИДЕО)

KAZAKBOL.COM

Международная группа ученых впервые представила необычного компактного биоробота, созданного по образу и подобию ската, который состоит из силикона, золота и мышечных клеток сердца (кардиомиоцитов) генетически модифицированных крыс и двигается за счет воздействия света.

Статья, посвященная разработке, была опубликована в журнале Science, а изображение робота-ската украсило обложку очередного номера журнала, передает newsru.com.

Как рассказал Gizmodo Кевин Кит Паркер, представляющий Гарвардский университет, идея создания подобного биоробота возникла у него во время посещения аквариума с дочерью Каролиной.

«Она попыталась погладить ската и опустила руку в воду, но он быстро и красиво уплыл от нее. И тут меня осенило, ведь я понял, что могу создать аналогичную мышечную систему, напоминающую мышечную структуру сердца», — сказал он.

Затем Паркер поделился идеей с коллегами, и они приступили к работе.

Как пишет N+1, на первом этапе ученые получили ГМ-линию крыс, кардиомиоциты которых активировались под действием синего света. Клетки были забраны у двухдневных эмбрионов и культивировались на силиконовой подложке с тонким скелетом из золотой проволоки.

В результате ученые получили 16-миллиметровую структуру, вес которой составлял 10 граммов. Эта структура состояла из примерно 200 тысяч кардиомиоцитов и была способна двигаться в воде.

При этом если плавники настоящих скатов перемещаются вверх и вниз разными группами мышечных клеток, в этой искусственной структуре кардиомиоциты способны лишь опускать их, а обратное движение обеспечивается за счет упругости проволочного скелета.

Подсвечивание робота импульсами синего света с обеих сторон вызывает волну сокращений, которая заставляет робоската продвигаться вперед.

Отключение света с одной стороны заставляет робота поворачивать, а регулировать его скорость можно, меняя частоту импульсов (пока что максимальная скорость плавания робота составляет 9 метров в час).

Видеозапись, демонстрирующая устройство биоробота и его движение в воде, была опубликована на YouTube.

«Я думаю, мы получили биологическую форму жизни. Это нельзя назвать организмом, поскольку он не способен к размножению, но он, определенно, жив», — отметил Паркер в интервью журналу Popular Mechanics.

Как отмечает Gizmodo, использование живых клеток для создания роботов имеет ряд недостатков: эти клетки хрупки, уязвимы и в конце концов умирают, однако потенциал применения таких тканей при создании мягких роботов весьма велик, и необычный биоробот-скат служит наглядным тому примером.

Уважаемые посетители KAZAKBOL.COM ! Оставляя комментарии, проявляйте уважение и терпимость к мнению других пользователей.

Сообщений, приводящих к разжиганию конфликтов, расистских высказываний, провокаций, оскорблений и дискуссий, не относящихся к теме статьи будут удаляться. Ссылки на сторонние ресурсы в комментариях запрещены.

Обратите внимание

Подобные сообщения будут удаляться, а их авторы будут забанены.Мы не несем ответственность за форму и характер выставляемых комментариев.

Источник: https://kazakbol.com/sozdan-pervyiy-biorobot-skat-iz-kletok-serdtsa-kryis-silikona-i-zolota-video/

На пути к созданию искусственного сердца

Человеческое сердце является поистине уникальным органом. Каждый год нашей жизни оно совершает по сорок два миллиона сокращений. Только природа могла создать столь износостойкий механизм.

Нет ничего удивительного в том, что лучшие умы нашей планеты многие десятилетия бьются над проблемой создания искусственного сердца и никак не могут достичь нужных результатов. Даже самый современный динамичный аппарат, призванный сокращаться сто пятнадцать тысяч раз в сутки, не продержится при таких нагрузках и двух лет, перманентно подвергая жизнь владельца опасности.

Американские ученые, похоже, совершили первый шаг на пути к созданию долговечного искусственного сердца. Специалисты разработали прототип имплантата, который не имитирует сердцебиения и не испытывает благодаря этому существенных нагрузок.

В середине бионического прототипа находится вращающийся диск, оснащенный ребрами. Диск поддерживается магнитным полем и циклично вращается, обеспечивая движение крови по сосудам. Устройство не перекачивает жидкость, а толкает ее.

Американцы уверены, что их разработка уже значительно опережает все ранее представленные прототипы.

Тестирование электрической разработки было осуществлено на крупном рогатом скоте с болезнями сердца. Имплантат позволял коровам ходить и даже бегать.

Важно

Наиболее продолжительный срок жизни животного с искусственным органом внутри составил почти месяц с момента имплантации, однако перебои в работе техники пока приводят к смерти скота.

Исследования также показали, что изобретение идеально взаимодействует с легкими и почками животных.

Создана искусственная медуза

Ученым из США при помощи мускульных клеток удалось создать искусственную медузу. Размер биоробота, получившего имя «Медузоид» примерно равен монете номиналом 10 копеек.

 «Медузоид способен двигаться в толще вод, подобно своему прототипу, при помощи импульса, который создается при сокращении силиконового тела биоробота.

 Создатели «Медузоида» считают, что их изобретение станет значимой вехой на пути к созданию искусственного сердца для человека.

Отметим, что идея создания биоробота пришла американским ученым при изучении характера передвижения личинки ушастой аурелии. Отметим, что эта особь водится в акватории Черного моря. Ученые воссоздали облик аурелии из силикона, одну сторону которого они решили покрыть живыми мускульными клетками, полученными из сердца лабораторной крысы.

Создана искусственная медуза

С помощью мускульных клеток сердца крысы американские ученые создали искусственную медузу. Биоробот – “Медузоид” – размером не более десятикопеечной монеты, он способен передвигаться в воде, подобно медузе, благодаря импульсу, производимому при сокращении силиконового тела.

https://www.youtube.com/watch?v=cly4A51maSk

Создатели “Медузоида” из Калифорнийского технологического института и Гарвардского университета отмечают, что данная разработка является вехой на пути к разработке искусственного сердца.

В статье, опубликованной в журнале Nature Biotechnology.

Кит Паркер из Гарварда и Джанна Наурот из Калтеха объяснили, что идея “Медузоида” пришла им в голову в результате изучения движения личинки ушастой аурелии , которая, кстати, водится и в Черном море.

Читайте также:  Паркоматы с искусственным интеллектом

Личинки-эфиры медузы выглядят как прозрачные звездочки с восемью остроконечными лучами и лишены краевых щупалец и ротовых лопастей.

Ученые воспроизвели этот облик из силикона, одну сторону которого покрыли живыми мускульными клетка сердца лабораторной крысы. Чтобы клетки удерживались в нужных точках, силиконовую поверхность обработали протеинами по особой схеме.

Сокращение клеток биоробота, погруженного в аквариум, вызывают электрические разряды от двух электродов.

Паркер поделился, что на разработку его вдохновили наблюдения за медузой в Бостонском аквариуме, что в штате Массачусетс. “Когда я сказал коллегам, что хочу создать медузу, они покрутили пальцем у виска”, – признался он.

Но через четыре года упорной работы скептиков уже не осталось. “Я считаю, что это удивительный результат, – отметил Джозеф Ваканти, биоинженер из Массачусетского госпиталя в Бостоне, который не принимал участия в исследовании.

– Это мощная демонстрация работоспособности химерической системы из живых и неживых компонентов”.

“Медузу сделать не очень сложно, но теперь нам предстоит более серьезный проект, затем еще один, и так мы надеемся создать искусственное сердце”, – рассказал ученый.

Совет

Со временем, по мнению Паркера, технологию можно будет использовать для тестирования новых лекарств, предназначенных для лечения болезней сердца. А в ближайшей перспективе ученые приступят к изготовлению искусственного осьминога.

“У нас уже целый аквариум кандидатов в роботы”, – заключил Паркер.

Почему останавливаются искусственные сердца

Искусственное сердце не болит при сбое, и потому человек просто не знает, что у него проблемы. В Париже умер пациент, которому пересадили первое в мире искусственное сердце французского производства. Оно билось в его груди 75 дней. Парижское сердце в очередной раз высветило более широкую проблему: по какому пути сейчас идет конструирование киборга, и по какому пойдет в будущем.

Сердце, которое никогда не болит

Разработанное под руководством профессора Алена Карпантье французское искусственное сердце замечательно тем, что само автоматически настраивается при изменении физической нагрузки на организм человека. В других моделях искусственных сердец такая подстройка осуществляется извне.

Но какими бы совершенными автоматами ни были сердца такого типа, главный их недостаток состоит в том, что это всего лишь насос. Электромеханический имплантат, пересаженный в грудь человека на место настоящего сердца и выполняющий роль кровяного насоса, принципиально ничем не отличается от ныне модных зубных имплантатов.

Искусственные зубы, привинченные на них, даже красивее и прочнее настоящих, да и свою главную функцию — откусывать и жевать — выполняют лучше настоящих.

Но у них есть неустранимый недостаток — они не болят. Точно так же не болят протезы рук, ног. Точно так же не болит протез сердца.

Он даже не бьется, как настоящее сердце, а тихо жужжит, перекачивая кровь. Человеку невозможно к этому привыкнуть.

Нашим отечественным ученым Виктором Скуминым описан кардиопротезный психопатологический синдром, вошедший в учебники как “синдром Скумина”. Внимание человека постоянно фиксируется на работающем в нем моторчике. В отличие от протезов, например, зубов, и даже рук и ног отвлечь от этого человека просто невозможно. Человек постоянно ждет: а вдруг моторчик замолкнет?

В живом сердце об этом сигнализирует боль. Здесь боли нет и быть не может. В будущем, вероятно, появятся протезы сердца, имитирующие его биение. Но болеть они тоже не будут, а потому синдром Скумина по-прежнему будет довлеть над психикой человека с сердечным протезом.

Незаменимые сердца

Другой путь создания искусственных органов давно известен. Он — просто логическое продолжение пересадок донорских органов. В 1967 году южноафриканский хирург Кристиан Барнард пересадил сердце погибшей молодой девушки 55-летнему мужчине, и тот прожил с ним 18 дней.

Сейчас люди с чужими сердцами живут годами и даже десятилетиями. Здесь беда не только в том, что подходящее донорского сердца оказывается под рукой у врачей очень редко, а еще в том, что не всем смертельно больным сердечникам можно пересадить чужое сердце, даже если оно полностью подходит по всем иммунным показателям и не будет отторгнуто организмом.

Есть такие сердечные недуги, что сделать это просто нельзя. С новым сердцем моментально произойдет то же самое, что со старым, и оно выйдет из строя. Таких больных может спасти только неживой насос на батарейке или свое собственное, только новое, без дефектов.

Создана искусственная мышца сердца

Команда учёных из Гарварда сумела создать из эмбриональных стволовых клеток мыши полосу пульсирующей сердечной мышцы. Специалисты убеждены, что это важный шаг на пути к созданию искусственных элементов сердца; такие элементы необходимы для замены частей сердечной мышцы, повреждённых при приступах или болезнях.

Российские исследователи планируют создать искусственное сердце, которое будет давать человеку полноценную жизнь, а не временное существование.

Ученые сообщают, что аналоги сердца существуют в настоящий момент, но полноценной жизни оно не дает человеку. Оно является как бы временным. «Объединенная приборостроительная корпорация» уже начала работать над новым российским трехкамерным кардиостимулятором. Ученые утверждают, что новинка к концу текущего года уже будет готова.

По словам экспертов, в ближайшие 5 лет, будет создана новая биотехнология, которая поможет вырастить живое человеческое сердце. Поэтому неизвестно, насколько актуально окажется новое изобретенное искусственное сердце.

Обратите внимание

Уже в этом году “Объединенная приборостроительная корпорация” и Московский авиационный институт возьмутся за новый невероятный проект. Они начнут работать над сознанием искусственного сердца. И, казалось бы, можно подумать, что такое изобретение уже есть, однако современные искусственные сердца, это лишь временная мера, которая помогает больному дождаться пересадки донорского сердца.

Что же касается, новой разработки, то ученые хотят создать полноценный орган, который сможет обеспечить долгую жизнь пациенту. И максимально долгий срок такого сердца, сейчас самый актуальный вопрос.

Потому что, уже создано искусственное сердце с постоянным кровотоком, однако этот механизм быстро изнашивает кровеносную систему пациента. Главная задача сейчас, создать искусственное сердце с импульсным кровотоком.

Тогда процесс циркуляции крови в организме будет максимально приближен к естественному.

Разумеется, есть риск, что через 5 лет эта разработка будет особо никому уже не нужна, так как сейчас идут исследования и по выращиванию живого сердца. Однако, в любом случае, искусственное сердце, станет важным технологическим прорывам, и сможет использоваться в других целях.

Источники: esoreiter.ru, svit24.net, rg.ru, ria.ru, www.spa.su, rusevik.ru, www.express-novosti.ru

Упаковка этих крошечных свечек внешне очень напоминает коробок со спичками. Каждая из 10 свечек будет радовать вас около 5 минут. Изящная …

Полезные советы для предпринимателей девушек

По статистике девушка-бизнесмен быстрее создает и раскручивается собственный бизнес, чем мужчина. С каждым годом предпринимателей женского пола становится больше, все …

Пустыня Гоби

Центральная Азия – регион, который весьма беден поверхностными водами, состоит в основном из высоко лежащих равнин и нагорий, отличающихся сухим климатом. …

Необыкновенная молния

Специалисты уже более века пытаются разобраться, что такое шаровая молния. Хотя и сегодня этот феномен несет в себе немало непонятного и …

Главные этапы развития нервной системы человека

Говоря об , следует выделить следующие этапы: Индукция (дорзальная и внетральная 3-6 нед.) Нейрональная пролиферация (2-4 мес.) Миграция (3-5 мес.) Организация (6-9 мес.) Миелинизация (с момента рождения и в последующем …

Поклонная гора

Памятник великой Победы над мировым злом, музей Великой Отечественной, выставка боевых мощностей нашей державы и чудесное место для прогулок с детьми …

Сицилийский Замок у бухты

Известный в прошлом как один из центров сицилийской мафии, но тихий и уютный, приморский город Кастелламмаре-дель-Гольфо (название переводится как …

Доказательства пребывания инопланетян на Земле

Инцидент с НЛО, случившийся в 1950-е гг. убедил британское правительство в существовании летающих тарелок. Об этом свидетельствуют документы из архива …

Мировое правительство

Самое верное доказательство существования тайного мирового правительства – это люди, общество, телевидение. Их задача: незаметно навязать и внушить, ослепить народ, сделать …

Источник: http://www.objectiv-x.ru/tainy-nauki/na-puti-k-sozdaniju-iskusstvennogo-serdca.html

Симбиоз человека с роботом

Один из самых известных деятелей в области исследования возможности долголетия, основатель научно-исследовательского фонда SENS Обри ди Грей утверждает, что «многие из живущих сегодня людей будут жить тысячу лет или дольше».

Ряд современных ученых считают, что к 2050 году на Земле сформируется радикально новый тип человека. Этому будут способствовать естественный отбор и развитие технологий.


Научный сотрудник Всемирного института мозга Каделл Ласт утверждает, что именно сейчас человечество переживает серьезный эволюционный скачок. Не исключено, что уже к середине этого столетия продолжительность нашей жизни существенно возрастет, говорит он.

Люди смогут рожать детей в любом возрасте, а большинство повседневных задач будут выполняться при помощи искусственного интеллекта. Также большую часть времени мы станем проводить в виртуальной реальности.

− В свои 80 или 100 вы будете радикально отличаться от нынешних бабушек и дедушек, − полагает Ласт.

Читайте также:  Statistica - автоматизированные нейронные сети

Так, говорит он, период полового созревания у людей будущего увеличится. Молодость будет приходиться на годы, которые сейчас считают средним возрастом, – 40-60 лет. А всего мы будем жить по 120-150 лет. И это далеко не предел.

Современных роботов не отличить от людей

С одной стороны, увеличению продолжительности жизни будет способствовать эволюция мозга. Дело в том, что по мере развития цивилизации нашему мозгу приходится впитывать все большее количество информации и он естественным образом увеличивается в размерах. Соответственно, ему требуется большее количество энергии на развитие и созревание. Так что физические темпы роста организма замедляются.

Но, как говорится, на бога надейся, а сам не плошай! Было бы наивно «ждать у моря погоды» и не пытаться улучшить жизнь, когда для этого имеются все возможности. Уже упомянутый Обри ди Грей считает, что старение – это всего лишь «побочный эффект жизни». С ним можно бороться путем вмешательства в механизм работы живых клеток на генетическом уровне.

Ведь обычная медицина лечит в основном симптомы заболевания.

А, скажем, поведенческие изменения при болезни Альцгеймера проявляются значительно позже того, как мозг уже необратимо поражен амилоидными бляшками… Пока генные методы терапии находятся в основном на стадии исследований, но в ближайшие 30 лет вероятность того, что благодаря им человек сможет продлить свою жизнь, значительно увеличится.

На 12-й Международной конференции когнитивных нейронаук в Брисбене (Австралия) группа нейрофизиологов рассказала о своем открытии.

Оказывается, зона головного мозга, отвечающая за пространственное внимание, с возрастом не проявляет признаков старения, тогда как большинство других функций мозга ухудшаются.

Не исключено, что со временем удастся раскрыть механизм старения мозга и научиться «выключать» программы возрастного разрушения. Это позволит избежать таких неприятных последствий старения, как склероз или маразм.

А если заменить?

Но это еще не все! Продление жизни может обеспечить и замена изношенных частей организма. Ведь именно выход из строя какого-то органа чаще всего является причиной смерти.

Сейчас уже разработаны искусственные сердце, печень и почки. Задача в том, чтобы заставить их работать достаточно долго и без перебоев. Многих спасают и донорские органы.

Правда, их количества пока недостаточно, чтобы спасти жизни всех страждущих.

Выходом могло бы стать выращивание нужных живых тканей «в пробирке». И работы в этом направлении уже ведутся.

Важно

В ближайшие три года могут появиться целые «фермы» по выращиванию человеческих органов! Сейчас уже существуют искусственные печень, легкие и почки, которые используются, например, для тестирования лекарств, химических средств и косметики. Но, чтобы проводить полноценные исследования, требуется целый человеческий организм.

На сегодняшний день эта проблема решается путем проведения экспериментов над животными, что многие считают неэтичным. Поэтому планируется разработать биомашины – комплексы из человеческих органов, функционирующие на микрочипах.

Так, сотрудники Университета Иллинойса (Чикаго, США) представили новый класс ходячих мини-биороботов, работающих на мышечных клетках.

Два года назад перед учеными встала задача − заставить робота двигаться подобно живому организму… Вначале для этой цели использовались мышечные клетки сердца.

Но позднее выяснилось, что скелетные мышцы гораздо лучше поддаются управлению с помощью электрических импульсов.

Так выглядит искусственный клапан сердца

Прорыв в создании нового поколения роботов позволил сделать 3D-принтер. Именно благодаря ему удалось «напечатать» миниатюрные машины из гибкого гидрогеля и живых скелетных мышц. Для того чтобы мышцы могли сжиматься и разжиматься, применяются электрические импульсы. Воздействие электроимпульсами разных частот может заставить биороботов, например, двигаться быстрее или медленнее.

Идея интегрировать биоорганизмы в робототехнику нашла и другие воплощения. В прошлом году публике были продемонстрированы миниатюрные биороботы размером всего в несколько миллиметров, способные двигаться самостоятельно благодаря сокращению живых клеток сердечной мышцы крыс.

К сожалению, такие клетки сокращаются постоянно, поэтому контроль за движениями затрудняется. В основу новой модели легли полоски клеток скелетной мускулатуры, а запускается она от тех же внешних электрических импульсов. Конструкция биоробота создана по аналогии с мускульно-сухожильными блоками в организме позвоночных.

Совет

Каркас из гидрогеля, отпечатанный на 3D-принтере, обладает достаточной прочностью и гибкостью и позволяет роботу сгибаться, как если бы он обладал суставами. Два столбика крепят к каркасу полоску мускулов (аналогично креплению сухожилия к костям) – и в результате они начинают функционировать как конечности.

Скорость движения такого биоробота зависит от частоты электрических импульсов. Клетки скелетных мышц помогли механизму двигаться более свободно и одновременно увеличили возможности контроля над ним…

Но это вовсе не предел возможностей. Сейчас авторы разработки собираются еще больше усложнить систему управления, например, вживив в конструкцию нервные клетки. Это позволит передвигать биороботов в различных направлениях с помощью света или под воздействием химических реакций.

По мнению руководителя проекта Рашида Башира, обзаведясь автономными сенсорами, такие роботы могут вести самостоятельный поиск различных химических соединений, в частности токсинов.

Биоробот должен найти источник их распространения и нейтрализовать его, распыляя соответствующие реагенты.

А если говорить не о роботах, а о человеческом организме? Команда гарвардских ученых работает над системой, состоящей из пяти органов, выращенных искусственным путем. Это позволит лучше изучить механизмы различных недугов, например астмы.

− Если наша новая система будет одобрена чиновниками, она позволит избавиться от большинства лабораторий, проводящих испытания на животных по всему миру, − прокомментировал биотехнолог из Технического университета Берлина, глава компании TissUse Уве Маркс.

Также искусственные органы смогут стать альтернативой донорским, которых сейчас катастрофически не хватает. Более того – возможно, с их помощью удастся решить проблему отторжения организмом чужеродных органов, которое часто становится причиной смерти пациентов после трансплантации.

Еще недавно всерьез обсуждался вопрос выращивания человеческих особей без мозга (путем клонирования) с целью превращения их в доноров. При наличии возможности выращивания различных органов вне тела необходимость в извлечении их из организмов отпадет вместе с проблемой этики.

Если же мы научимся переносить содержимое человеческого мозга на компьютерные носители, создавая таким образом матрицы мышления конкретных индивидов, то впоследствии чип с этой матрицей можно вставить в искусственное тело, которое прослужит 100 или 200 лет.

Обратите внимание

По истечении данного срока тело можно заменить, а человеческое «я» сохранится вместе со всей своей памятью и индивидуальностью. Кстати, произойти это при нынешних темпах развития технологий может относительно скоро – к 2045 году. Правда, у «искусственников» могут возникнуть проблемы с размножением.

Но наверняка рано или поздно ученым удастся решить задачу репродукции, и тогда искусственные системы начнут полностью функционировать как биологические.

Елена ГИМАДИЕВА

Ида ШАХОВСКАЯ

tainy.info

Источник: http://mysleuporjadochivatel.blogspot.com/2015/04/blog-post_20.html

На создание искусственного сердца ученого вдохновило наблюдение за медузами

Кит Паркер (Kit Parker) из Гарвардского университета решил вырастить в лаборатории сердце, подходящее не для тестирования лекарств, а для трансплантации. Биоинженер утверждает, что на создание такого биоимпланта его вдохновило наблюдение за медузами – он считает, что их передвижение во многом сходно с процессом перекачивания крови сердцем.

Ученый и его коллеги уже соорудили биоробота, для работы которого использовались кардиомиоциты крысы. Клетки сокращались и расслаблялись, благодаря чему робот был способен перекачивать воду. По сути это была упрощенная модель крысиного сердца, поясняет автор.

Паркер хотел бы, используя аналогичный подход, создать сердце, годящееся для пересадки человеку. В том случае, если для его выращивания будут использоваться клетки самого пациента, созданный орган не будет отторгаться, а пациентам не придется принимать в течение всей жизни иммуносупрессирующие препараты.

Кроме того, стоимость такого сердца будет гораздо ниже, чем у современных искусственных сердец. Паркер планирует действовать иначе, чем большинство ученых. Более традиционным является удаление клеток сердца из донорского органа и заселение сохранившегося каркаса живыми клетками.

Получаемые таким образом сердца работают, однако клетки сокращаются асинхронно и недостаточно активно и потому неспособны перекачивать всю кровь.

Паркер изучил, как расположены мышечные волокна в сердце человека и попытался добиться того, чтобы и в искусственном сердце они располагались сходным образом. Именно это поможет клеткам работать сообща и сокращаться одновременно.

Кроме того, исследователи предложили способ создания «сердца-на-чипе» с использованием трехмерной печати.

Важно

Созданные таким образом органы для пересадки как раз не годятся, но могут использоваться для изучения новых лекарственных препаратов. Эксперименты с использованием таким микросистем смогут стать альтернативой экспериментам на животных.

Это поможет решить сразу две проблемы: оказаться от опытов на лабораторных животных, и получить более точные результаты испытаний.

Ученым впервые удалось напечатать «сердце-на-чипе» с интегрированными датчиками.

Предложенная авторами технология создания искусственных органов может значительно упростить процесс тестирования лекарств – ученым удалось ускорить и удешевить процесс.

Большинство подобных органов не содержат интегрированных датчиков – для того, чтобы наблюдать за их работой и анализировать получаемые данные, приходится использовать внешние подключаемые сенсоры.

Источник: http://www.tenox.ru/na-sozdanie-iskusstvennogo-serdca-uchenogo-vdoxnovilo-nablyudenie-za-meduzami/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector