Hejno robotických ryb vytvořil pomocí této techniky tým vědců z Harvardovy univerzity a Emoryho univerzity a nechal je "ožít": Dokážou plavat díky tomu, že napodobují stahy pumpujícího srdce. Srdeční buňky v jejich těle se stahují a natahují, což způsobuje, že se jejich ocasy pohybují autonomně.
To ukazuje, jak lze laboratorně vypěstovanou srdeční tkáň navrhnout tak, aby udržovala rytmický tep po neomezenou dobu, čímž se věda o krok přiblížila k sestrojení umělého srdce a nabízí jedinečnou příležitost ke zkoumání srdečních onemocnění jako je arytmie.
Vodní srdce bijí na vlastní buben
Myšlenka ryb je geniálně jednoduchá: Tyto biohybridy na bázi malých akvarijních rybek jsou vyrobeny z papíru, plastu, želatiny a dvou pásů živých buněk srdečního svalu. Jeden pás je podél levé strany robota a druhý podél pravé. Když se svalové buňky na jedné straně stáhnou, ocas se pohybuje stejným směrem. To rybu pohání ve vodě. Pás svalových buněk na opačné straně se v důsledku této akce podobně roztáhne. Toto roztažení pak vyšle signál buňkám, které se zase stáhnou, a díky tomu robotická rybka stále plave.
Výzkumníci také vytvořili autonomní kmitací uzel, podobný kardiostimulátoru, který reguluje frekvenci a rytmus těchto spontánních stahů. Obě svalové vrstvy a autonomní kmitací uzel spolupracují a vytvářejí nepřetržité, spontánní a koordinované pohyby ploutví směrem dozadu a dopředu.
"Nepotřebujeme žádnou vnější stimulaci," vysvětluje v tiskové zprávě spoluautor Sung-Jin Park, bývalý vědecký pracovník Harvardské skupiny pro biofyziku nemocí. "Stimulují se sami, cvičí sami a posilují."
Tento uzavřený systém dokáže ryby pohánět více než 100 dní. Biohybridní ryby navíc stárnou jako dobré víno – na rozdíl od ryb ve vaší ledničce. Během prvního měsíce experimentu se s růstem buněk zvyšovala amplituda svalových kontrakcí, maximální rychlost plavání a svalová koordinace. Biohybridní ryby nakonec dosáhly rychlosti a efektivity plavání srovnatelné s volně žijícími rybami.
Léčba srdce budoucnosti
Vědci také zkoumali údaje, jako je rytmus a frekvence jednotlivých stahů, což by nám mohlo pomoci pochopit, jak fungují srdce lidí trpících srdeční arytmií neboli nepravidelným srdečním rytmem. Kromě toho by tato zjištění mohla pomoci při vývoji technologie kardiostimulátorů.
Vědci mají také v úmyslu časem zkonstruovat zcela funkční srdce; to však má svá omezení, protože biohybridní rybí tkáň "bije" spontánně, a výzkumníci mají jen malou kontrolu nad jejím chováním. K překonání těchto nedostatků plánuje vědecký tým vytvořit příště ještě složitější biohybridní organismus a pokročit tak směrem k umělému srdci, které bude více podobné tomu lidskému.
V budoucnu by podobné biohybridní robotické systémy mohly létat i do vesmíru, neboť vědci se domnívají, že jsou ideálním prostředkem ke studiu mikrogravitační svalové atrofie neboli rozpadu svalové tkáně způsobeného nedostatkem gravitace ve vesmíru, což je něco, co astronauty ohrožuje. Možnosti jsou skutečně neomezené a tyto drobné rybky jsou vynikajícím výchozím bodem pro větší objevy.
