Hareket için Optogenetik Kas Aktüatörlerini Kullanan Biyobotlar

Urbana-Champaign'deki Illinois Üniversitesi'nden araştırmacılar, yumuşak malzemeleri, fare kas dokusunu ve kablosuz elektronik bileşenleri birleştiren santimetre ölçeğinde biyobotlar geliştirdiler. Minik cihazlar, optogenetik yoluyla uzaktan kontrol edilebiliyor. Cihazların içindeki kas, optogenetik bir aktüatör oluşturup ışığa maruz kaldığında hareket gerçekleştiriyor. Araştırmacılar, yerleşik mikro LED'leri kablosuz olarak etkinleştirerek bu hareketi uzaktan kontrol edebiliyor ve bu da daha sonra kas aktüatörlerini biobot'u ilerletmek için uyarıyor. Teknoloji, gelecekte cerrahi uygulamalar veya ilaç dağıtımı gibi vücut içindeki görevleri yerine getirmek için kullanılabilir.

Işık uyarımının genetiği değiştirilmiş hücrelerde belirli etkiler üretebildiği bir teknik olan optogenetik, hem klinik hem de araştırma faaliyetleri dahil olmak üzere biyomedikal uygulamalar için çok yararlı olabilir. Bununla birlikte, teknik, vücudumuzda bir sorun olabilen, istenen etkinin üretilebilmesi için ışığın değiştirilmiş hücrelere veya dokulara ulaşmasını gerektiriyor. Olası çözümler arasında vücuda dışarıdan ilerletilen fiber optik kablolar yer alıyor, ancak bu kullanışsız olmakla beraber enfeksiyonlara eğilimlidir.

Bu araştırmacılar, optogenetiği santimetre ölçeğindeki bir biyobotta hareket için temel olarak kullanarak bir sonraki seviyeye taşıdılar. Küçük cihazlar, ışığa duyarlı ve doğru türde ışıkla uyarıldığında hareket üretebilen fare kas dokusuna sahip yumuşak malzemeler içeriyor. Bununla birlikte, biobot'u vücut içinde kullanmak, cihazın kablosuz bir komuta yanıt olarak kendi kendini aydınlatmasına ve böylece hareket üretmesine izin verecek yeni bir yaklaşım gerektiriyordu.

Çözüm, mikroelektronik bileşenlerin cihaza entegre edilmesini içeriyordu ve bu, cihazın birkaç yerleşik mikro LED'i aydınlatmasına izin verecekti. Bu bileşenler, biyobotların kendi güçlerini toplamalarına izin veren, yani pilsiz oldukları anlamına gelen bir alıcı bobin içeriyor. Her bir mikro LED, biyobot içindeki kas dokusunun farklı bir bölümünü aydınlatarak belirli bir yöne dönme gibi doğru hareketlere izin veriyor.

Araştırmaya katılan Bashir Rashid, “Mikroelektronik entegrasyonu, biyolojik dünya ile elektronik dünyasının, her ikisi de birçok avantaja sahip olarak, gelecekte birçok tıbbi, algılama ve çevresel uygulama için faydalı olabilecek bu elektronik biyobotları ve makineleri üretmesini sağlıyor.” dedi.