3D-robotfjärilen gjord av den färgskiftande biohybridhydrogelen. Kredit:Fu et al., Sci. Robot . 3, ear8580 (2018)
Ett team av forskare vid Southeast University i Nanjing, Kina, har utvecklat en hjärta-på-ett-chip-plattform som innehåller hjärtmuskelceller från råtta, hydrogel och nanokristaller. I deras papper publicerad i tidskriften Science Robotics, gruppen beskriver sin struktur, hur den gjordes, och de användningsområden som den kan användas för.
När forskare vid läkemedelsföretag och andra forskningsinstitut arbetar med att skapa nya läkemedel för olika sjukdomar, andra letar efter sätt att hjälpa dem. För detta ändamål, hjärta-på-ett-chip-plattformar har utvecklats för att testa läkemedels inverkan på hjärtats anatomi. I denna nya ansträngning, forskarna har vänt sig till kameleonten för att få inspiration. Som de beskriver det, de inspirerades av en studie av hur ödlan ändrar sina färger. Det gav dem idén att framkalla samma effekt i ett labbprov snarare än en levande varelse. Resultatet av den ansträngningen är en konstigt vacker fjärilsliknande biobot, till synes ändrar färger när den slår med vingarna.
Plattformen är faktiskt inte en fjäril, eller till och med relaterad till en. Istället, det är en fysisk struktur som skapas genom att tillsätta nanokristaller till en hydrogel och applicera ett lager av hjärtmuskelceller från råtta – fladdringen uppstår när muskelcellerna drar ihop sig och släpper. Muskelcellernas expansion och sammandragning påverkar också nanokristaller, får dem att reflektera olika färger. Delar av fjärilen blir blå när cellerna drar ihop sig medan andra blir röda när de expanderar.
För att demonstrera effektiviteten av hjärt-på-ett-chip-systemet som är tillverkat av den färgskiftande biohybridhydrogelen, olika koncentrationer av läkemedlet isoproterenol pumpades in i chipet för att stimulera hjärtcellerna. Denna närbild av chipet visar färgskiftet till blått när isoproterenol tillsattes. Kredit:Fu et al., Sci. Robot . 3, ear8580 (2018)
Teamet skapade plattformen i form av en fjäril för att göra resultatet mer slående. Dess syfte, dock, är mycket allvarligare - att visuellt notera vad som händer när läkemedel appliceras på hjärtcellerna - de kan påskynda sammandragningar eller sakta ner dem, beroende på vad läkemedlet var designat för att göra.
Teamet rapporterar att de framgångsrikt testade förmågan hos sin biobotfjäril genom att applicera olika mängder av hjärtmedicinen isoproterenol, som, de noterar, liknar adrenalin. Det används vanligtvis för att hjälpa blodflödet genom en blockering genom att påskynda hjärtfrekvensen. De noterar att liknande typer av plattformar kan tänkas användas inom andra områden, som kläder som ändrar färg baserat på bärarens puls.
Schematiskt diagram över konstruktionen av de bioinspirerade självreglerande strukturella färghydrogelerna genom att montera konstruerade kardiomyocytvävnader på syntetiska omvända opala hydrogelfilmer. Kredit:Fu et al., Sci. Robot . 3, ear8580 (2018)
Förstoring av tvärsnittet av den mikrospårmönstrade färgförändrande hydrogelen. Kredit:Fu et al., Sci. Robot . 3, ear8580 (2018)
Den biohybrida strukturella färgförändrande hydrogelen integrerad på ett hjärta-på-ett-chip. Kredit:Fu et al., Sci. Robot . 3, ear8580 (2018)
© 2018 TechXplore
