Американские ученые создали рыбу-робота из клеток сердца человека

Ученые Гарвардского университета и Университета Эмори создали первую полностью автономную биогибридную рыбу-робота, которая состоит из клеток сердечной мышцы человека, бумаги и гидрогеля. Устройство, которое весит 25 миллиграммов воссоздает мышечные сокращения работающего сердца, позволяющие ему плавать в воде. Результаты работы опубликовали в журнале Science.

Устройство изготовили из кардиомиоцитов, полученных из стволовых клеток человека, которое имитирует движение рыбки данио. У робота был хвостовой плавник, который состоял из двух слоев (бислоя) мышечных клеток . Они работали в антагонистической манере:  когда одна сторона плавника растягивалась, другая сжималась.

Растяжение слоя приводило к открытию механочувствительных белковых каналов, которые вызывали последующее сокращение, а затем растяжение и так далее. Такой замкнутый цикл обеспечивал 108-дневную автономную работу устройства. С целью вторичного контроля за циклом сокращение-растяжение исследователи построили из кардиомиоцитов аналог синусового узла серца - G-узел, который посылает электрические сигналы мышцам плавника  и выполняет роль кардиостимулятора.

Он вместе с бислоем создавал спонтанные, но скоординированные быстрые движения тела и плавника. В результате рыба-робот увеличила скорость плавания до более чем одной длины тела в секунду.  Амплитуда мышечных сокращений, максимальная скорость плавания и координация мышц увеличивались в течение первого месяца по мере созревания кардиомиоцитов. В итоге искусственная рыбка смогла достичь скорости плавания, которую можно сравнить со скоростью рыбок данио в дикой природе.