Viitorul va aparţine cyborgilor? Savanţii americani au creat primul ţesut uman bio-electronic
Echipa de cercetători condusă de Charles M. Lieber şi Daniel Kohane a realizat o „armătură” la scară nanometrică, pe care a „însămânţat-o” cu celule care, proliferând, au format ţesuturi.
Inspirându-se din arhitectura sistemului nervos autonom, cercetătorii au construit întâi, pe un substrat bidimensional, reţele de nanofilamente de siliciu, în jurul cărora a fost depusă apoi o reţea de molecule de polimeri organici. În interiorul „împletiturii” astfel obţinute, au fost introduşi nano-electrozi care permit tranzistorilor reprezentaţi de nanofilamente să măsoare activitatea electrică din celule fără a le leza. Apoi, substratul a fost dizolvat, lăsând în urmă împletitura de structuri nanometrice, care poate fi modelată ulterior în diferite forme tridimensionale.
„Însămânţând ” această structură poroasă cu celule umane, cărora li s-au creat condiţii pentru a se dezvolta, s-a obţinut un ţesut bio-electronic.
Ar putea fi soluţia unei probleme mult timp asociată cu bioingineria la nivel de ţesuturi: cum pot fi create sisteme capabile să înregistreze schimbările de ordin chimic sau electric dintr-un ţesut, odată ce acesta a fost cultivat şi implantat la locul dorit? De asemenea, modelul ar putea duce la crearea unei metode de a stimula în mod direct ţesutul şi de a măsura reacţiile celulare.
În acest sens, modelul este un fel de replică artificială a sistemului nervos autonom, care, la nivel tisular şi celular, controlează permanent parametri precum pH, ul, concentraţia de oxigen şi alţi factori şi declanşează răspunsuri adecvate, pentru a menţine respectivii parametri în limitele normale.
Folosind celule miocardice şi nervoase, cercetătorii au reuşit să creeze ţesuturi care conţin reţele nanometrice incorporate, fără a afecta viabilitatea sau activitatea celulelor. Folosind apoi dispozitivele nanometrice incorporate, au putut să detecteze semnalele electrice emise de celule în profunzimea ţesuturilor şi să măsoare caracteristicile modificărilor acestor semnale ca răspuns la medicamentele cardio- şi neurostimulatoare.
De asemenea, specialiştii au construit vase sanguine echipate cu nanostructuri artificiale şi au folosit aceste nanostructuri pentru a măsura schimbările de pH – precum cele care apar în caz de inflamaţie sau ischemie – atât în afara, cât şi în interiorul vaselor de sânge.
Se întrevăd deja diverse aplicaţii pentru noua tehnologie, dar cele mai promiţătoare, spun autorii, sunt asociate cu industria farmaceutică. Cercetătorii din acest domeniu pot folosi tehnologia pentru a afla exact cum se comportă noile medicamente în ţesuturi tridimensionale, nu numai în structuri practic bidimensionale, cum sunt straturile subţiri de celule cultivate în laborator.
De asemenea, sistemul ar putea fi utliizat cândva pentru a monitoriza schimbările survenite în interiorul organismului şi a lua măsuri de corectare – prin stimulare electrică a ţesuturilor sau prin administrarea de medicamente – în cazul depăşirii limitelor normale.
Sursa: Harvard Gazette