Elektrische kwal

Onderzoekers hebben een biologisch gemanipuleerde kwal ontworpen die kan zwemmen, een vroege stap in de zoektocht van wetenschappers naar een manier om vers weefsel te maken voor patiënten met beschadigde harten. Onderzoekers hebben een biologisch gemanipuleerde kwal ontworpen die kan zwemmen, een vroege stap naar het vinden van een manier om vers weefsel te maken voor patiënten met beschadigde harten, meldt het WSJ Gautam Naik. .De in het laboratorium gemaakte kwal wordt gemaakt met een mix van siliconen en rattenhartcellen. Hoewel het geen levend organisme is, lijkt de spierstructuur van de robot sterk op die van een echte kwal, waardoor hij vrij door water kan zwemmen. Wetenschappers hopen dat deze technieken het mogelijk zullen maken cellen van één organisme te oogsten en ze vervolgens op verfijnde wijze te reorganiseren om een biotechnisch systeem voor menselijk gebruik te maken, zoals een hartpacemaker die geen batterijstroom nodig zou hebben. "Wat we proberen te doen is echt goed worden in het bouwen van weefsel" voor medisch gebruik, zei Kevin Kit Parker, bioingenieur bij Harvard en medeauteur van de studie. "Dit is gewoon oefening" in de zoektocht naar reverse-engineer hele organen, voegde hij toe. Weefseltechnische experimenten zijn vaak gebaseerd op vallen en opstaan. Dr Parker zei dat hij dezelfde kwantitatieve nauwkeurigheid en precisie in het veld wil brengen als de civiele ingenieurs gebruiken bij het bouwen van bruggen. Dr Parker heeft jaren gezocht naar een goed model voor het menselijk hart. Terwijl hij naar een kwallen keek in het New England Aquarium van Boston, werd hij getroffen door hoe het schepsel een spier gebruikte om zijn weg door water te pompen, een mechanisme vergelijkbaar met een hartkloppend hart. Zijn Harvard-team ging samen met onderzoekers van het California Institute of Technology, en de twee groepen begonnen voor het eerst een gedetailleerde studie over de voortstuwing van kwallen: de complexe opstelling van spieren, het samengaan en herstellen van de beweging van de lichamen, en de vloeiende dynamiek als gevolg van hun zwembeweging. De ingenieurs gebruikten een siliconenpolymeer om een centimeter lange kwal te bouwen, bestaande uit een membraan met acht armachtige aanhangsels. Ze bedekte spiercellen, verkregen uit een rattenhart, op dit membraan in een bepaald patroon. "We hebben ze samengesmolten om zichzelf te organiseren, zodat ze precies overeenkomen met de [spier] architectuur van een kwal", zei Dr. Parker. De robot, genaamd "Medusoid", werd geplaatst in zout vloeistof dat elektrische stromen kan geleiden. Toen de ingenieurs de spanning in de vloeistof oscilleerden, begon het met spieren beklede membraan op een gesynchroniseerde manier te samentrekken. (Een echte kwal verkrijgt daarentegen voedingsstoffen door te eten op plankton, eieren, larven, kleine vissen en andere kwallen, waardoor gespecialiseerd weefsel de spiercontractie elektrisch kan activeren.) De musculaire creëer van de samentrekking-donutervormige ringen van water-onder het lichaam van het dier. Voor kwallen drijven vorken het naar voren en duwen voedsel naar zijn mond. Het belangrijkste verschil tussen de twee wezens is dat de echte kwallen voedingsstoffen kunnen krijgen en dat de onze dat niet kan," zei John Dabiri, co-auteur van de studie en bioingenieur bij Caltech. De ingenieurs zijn nu van plan om een kwal te ontwerpen dat op zichzelf voedsel kan verzamelen. Ze willen ook gespecialiseerd weefsel opnemen, zodat het dier de spiercontracties intern kan activeren, zoals een echte kwal doet. De huidige versie van Medusoid beweegt zich op een eenvoudige manier en kan niet echt draaien of manoeuvre. Om dat te bereiken, zullen de ingenieurs veelvoudige celtypes moeten omvatten en een systeem ontwerpen dat het laboratorium-gebouwde schepsel toestaat om zijn milieu te voelen en een interne "besluitvormingskring"te gebruiken om verschillend gedrag te plukken. Hoewel deze uitdagingen aanzienlijk zijn, kunnen sommige praktische voordelen gemakkelijker worden bereikt. Drukkerijen testen vaak nieuwe hartgeneesmiddelen op hartweefsel, en de kwallen - die een kloppend menselijk hart nabootsen - kunnen als alternatief model dienen. "Ik kan je geneesmiddel in de kwal stoppen en je vertellen of het gaat werken," zei Dr. Parker. De studie van de vorken heeft al een aantal nieuwe gebieden voor medisch onderzoek geïnspireerd. Als bloed bijvoorbeeld de linkerhartkamer van het pompende hart binnenkomt, creëer het een roterende vloeistofmassa die vergelijkbaar is met de vorken die door een zwemkwal worden gemaakt. De vorken in het hart kunnen met ultrageluid worden gemeten. In 2006 gaf dr. Dabiri een co-auteur van een studie, waaraan 120 deelnemers deelnamen, die suggereerde dat het proces van de vorming van vortex-ring belangrijke aanwijzingen zou kunnen geven over de hartgezondheid. "Je kunt gezonde mensen vertellen uit minder gezonde harten" door de vorken te bestuderen, zei dr. Dabiri.