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venerdì 27 luglio 2012

Realizzata la prima "medusa robot" con le cellule cardiache di un topo per studiare il cuore umano.


Dopo ASIMO, (il cosiddetto "robot ballerino"), Da Vinci, (il robot chirurgo), HyQ, (il primo robot a quattro zampe), i robottini simili ai lombrichi e FACE, (il primo "robot emotivo"), l'ultima creatura arrivata nel campo della robotica potrebbe essere definita, come in molti hanno già fatto, una "medusa artificiale" poiché ne riprende la forma un po' stilizzata e soprattutto i movimenti. Ma in realtà le somiglianze con una medusa finiscono qui. Infatti questo robottino biologico molto elementare soprannominato "Robojelly" è largo poco meno di un centimetro ed è stato formato da un polimero siliconico dalla consistenza elastica, modellandolo poi in una sottile membrana dotata di otto tentacoli, proprio come una medusa. In seguito su questa base è stato poggiato uno scheletro formato da proteine, su cui, infine, sono state fatte crescere delle cellule muscolari cardiache di un topo da laboratorio, considerate le più adatte allo scopo, facendole organizzare in una struttura simile ad un muscolo natatorio. La sua realizzazione si deve ad alcuni biofisici che studiano il meccanismo e le pulsazioni dei tessuti cardiaci, (ovvero come funziona il cuore degli esseri viventi e soprattutto dell'uomo), della prestigiosa Università di Harvard e del California Institute of Technology. Quest'ultimi, per realizzare il loro "Robojelly", hanno studiato per alcuni anni i fattori chiave della propulsione acquatica degli animali in natura, analizzando caratteristiche come l'organizzazione dei muscoli, la contrazione del corpo e l'influenza della fluidodinamica sui movimenti. Ed una volta raccolto un numero sufficiente di dati, hanno finalmente iniziato a realizzare questa sorta di medusoide. Comunque il risultato di questa ricerca è stato pubblicato sul sito della rivista Nature, assieme ad un video dimostrativo. In ogni caso una volta creato il medusoide, gli scienziati lo hanno immerso in un liquido conduttore ed hanno applicato delle leggere scariche elettriche di intensità variabile, riuscendo in questo modo a far nuotare la creatura con movimenti sincronizzati simili a quelli di una vera medusa. In pratica il movimento di Robojelly avviene per mezzo di contrazioni, (appunto come accade nelle meduse), effettuate in questo caso grazie ad un campo magnetico che stimola il suddetto fascio di cellule applicato sulla struttura di silicone. In sostanza gli 8 tentacoli robotizzati si piegano spingendo l'acqua e di conseguenza spostando l'intero corpo della cosiddetta "medusa artificiale". Successivamente la struttura in silicone, grazie alla sua elasticità, ritorna nella posizione iniziale fino a che le cellule non ricevono una nuova stimolazione. Al riguardo Kit Parker, il biofisico che ha guidato la ricerca, ha spiegato: "Morfologicamente e funzionalmente abbiamo costruito una medusa, ma geneticamente questa "cosa" è un topo". Ed ha proseguito dichiarando: "Abbiamo smontato un topo e lo abbiamo rimontato come una medusa". Per di più il team guidato da Kevin Kit Parker ricrea dei modelli artificiali per lo studio dei muscoli che permettono al cuore di contrarsi e di pompare sangue. Comunque sia l'idea è venuta allo stesso Kevin Kit Parker nel 2007, mentre era alla ricerca di nuovi modelli di studio, osservando alcune meduse nuotare in un acquario. Al riguardo lo stesso biologo ha spiegato: "Nel 2007 mi accorsi che probabilmente non avevamo ancora compreso i principi fondamentali di una pompa muscolare. Allora ho cominciato ad interessarmi agli organismi marini che pompano acqua. Quando ho visto una medusa nel New England Aquarium ho notato subito le somiglianze tra questa ed un cuore umano ed ho pensato: so che posso costruirle in laboratorio". Ed infatti così è stato. Tuttavia la mappatura delle cellule della medusa è stata ricreata utilizzando, appunto, le cellule del cuore di un topo. Inoltre gli esperti hanno spiegato: "La stimolazione elettrica avviene come un'onda che attraversa il muscolo; proprio come quando lasci cadere un sasso in uno stagno". Mentre Janna Nawroth, ricercatrice del California Institute of Technology ed autrice principale della ricerca, ha spiegato: "Il nostro scopo principale è quello di indirizzare le ricerche di ingegneria tissutale verso la creazione di strutture sintetiche utilizzabili nella cura di patologie umane"; sottolineando come, nonostante i notevoli progressi nell'ingegneria di strutture bioispirate, ancora troppo spesso si tenti soltanto di riprodurre quanto osservato in natura. Difatti la ricercatrice ha concluso affermando: "L'importante è invece concentrarsi sulle funzioni". Comunque adesso la prossima sfida in questo campo sarà quella di creare dei movimenti più complessi simili a quelli di un polpo e di progettare un sistema autosufficiente, in grado di percepire segnali interni e di mettersi in moto autonomamente in risposta ad essi, proprio come fa un cuore umano. Naturalmente se in seguito i ricercatori riuscissero anche a rendere questo sistema autosufficiente dal punto di vista energetico, potrebbe rappresentare la base per un nuovo tipo di pacemaker, costruito con degli elementi biologici.

Di seguito il video dimostrativo pubblicato sulla rivista Nature:




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