Каждая клетка ваших лёгких — спящий биоробот. А учёные уже нашли кнопку “вкл”

Учёные из Университета Карнеги-Меллон представили новый подход к созданию биологических микророботов — AggreBots. Эти миниатюрные системы собираются из клеток человеческих лёгких и способны передвигаться благодаря ресничкам — микроскопическим структурам, которые в организме перемещают жидкости, а у простейших организмов обеспечивают движение в водной среде.

До настоящего времени биороботы создавались в основном на основе мышечных волокон, которые сокращаются и расслабляются, имитируя работу живой ткани. Однако точный контроль за распределением ресничек и формой покрытых ими заготовок был крайне сложен: требовалось задать правильное количество и расположение активных участков, чтобы добиться управляемого перемещения.

Лаборатория Чарли Жэня разработала модульный способ сборки CiliaBots, позволяющий преодолеть эти ограничения. Исследователи используют тканевые сфероиды, полученные из стволовых клеток лёгких, и соединяют их в заранее заданные формы. При этом можно включать и модифицированные элементы с мутациями, которые делают реснички в этих сегментах неподвижными. Такой подход позволяет точно формировать рабочие и пассивные зоны на поверхности и задавать направление движения.

Первый автор работы, аспирант Дхрув Бхаттарам, отметил, что комбинирование сфероидов с различными свойствами позволяет впервые достичь управляемости CiliaBots. Благодаря этому удаётся регулировать распределение ресничек и добиваться прогнозируемого поведения с высокой точностью.

По словам Виктории Вебстер-Вуд, доцента кафедры машиностроения, AggreBots открывают новые возможности в проектировании биогибридных систем. Модульное объединение частей с активными ресничками и без них позволяет создавать структуры с заранее заданными схемами движения. Дополнительное преимущество в том, что эти устройства полностью состоят из живых материалов, являются биоразлагаемыми и совместимыми с организмом, что в перспективе делает их подходящими для медицинских применений.

Практический потенциал метода широк. Платформа может использоваться в разработке биороботов, а также в медицине и исследованиях заболеваний, связанных с нарушениями работы ресничек — например, при первичной цилиарной дискинезии или муковисцидозе. Важное направление — персонализированная доставка лекарств: CiliaBots можно собирать из клеток конкретного пациента, что исключает риск иммунного ответа.