Winzige Spinobots benutzen das Rückenmark von Ratten zum Laufen

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Winzige Spinobots benutzen das Rückenmark von Ratten zum LaufenForscher an der University of Illinois at Urbana-Champaign haben winzige biologische Roboter geschaffen, die dank der Rückenmarkssegmente von Ratten Gehbewegungen ausführen können.

Die winzigen Roboter, die die Forscher entwickelt haben, heißen Spinobots und werden von Rattenmuskel- und Rückenmarkgewebe auf einem weichen, 3D-druckenden Hydrogelskelett angetrieben.

Frühere Generationen der biologischen Roboter waren in der Lage, sich durch einfache Muskelkontraktion vorwärts zu bewegen.Das Team sagt, dass die Integration des Rückenmarks der Ratte den Spinobots einen natürlicheren Laufrhythmus verleiht.

Studienleiterin Martha Gillett sagt, dass die Spinobots der Anfang interaktiver biologischer Geräte sind, die in der Medizin und in der Neuroinformatik Anwendung finden könnten.

Der Konstruktionsprozess für die Spinobots beginnt damit, dass die Forscher ein winziges Skelett dreidimensional drucken, das aus zwei Pfosten für die Beine und einem flexiblen Rückgrat besteht, wobei das gesamte Skelett nur wenige Millimeter breit ist.Das Team säte dann das Skelett mit Muskelzellen aus, die zu Muskelgewebe wuchsen.

Der letzte Teil des Prozesses bestand darin, ein Segment des Lendenwirbelsäulenmarks einer Ratte zu integrieren.

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Die Forscher wählten das Lendenwirbelsäulenmark speziell deshalb aus, weil frühere Forschungen zeigten, dass es die Schaltkreise beherbergt, die den Links-Rechts-Wechsel der unteren Gliedmaßen beim Gehen steuern.Ein Teil der Forschungsarbeit des Teams bestand darin, eine Möglichkeit zu finden, das intakte Rückenmark zu extrahieren und zu kultivieren, es in den Bio-Bot zu integrieren und das Muskel- und Nervengewebe gemeinsam zu kultivieren.

Außerdem mussten sie all diese Arbeiten so ausführen, dass die Neuronen Verbindungen mit dem Muskel bilden.

Das Team sagte, dass die Forscher eine spontane Muskelkontraktion in den Spinobots sahen, was darauf hindeutete, dass sich die gewünschten neuromuskulären Junctions gebildet hatten.Später verifizierten die Wissenschaftler, dass das Rückenmark durch die Zugabe von Glutamat, einem Neurotransmitter, der Nervenzellen dazu veranlasst, dem Muskel die Kontraktion zu signalisieren, das Gehen zu fördern.

Das Ergebnis war, dass sich die Beine in einem natürlichen Gehrhythmus bewegten, und wenn das Glutamat….

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