El nuevo enfoque para ingeniería de células robots vivas puede permitir tratamientos médicos específicos en el cuerpo

Una iniciativa innovadora en la Universidad Carnegie Mellon quiere crear robots orgánicos «diseñadores», conocidos como Aggegebots, con la ayuda de células pulmonares humanas. Los investigadores del laboratorio Ren desarrollan estos robots vivos en la escala de micro con el potencial de navegar en entornos físicos complejos y entregar intervenciones terapéuticas o mecánicas específicas. Este trabajo innovador se detalla en un estudio publicado en La ciencia está progresandoLa OMS presenta una plataforma de ingeniería de tejidos única que está diseñada para una motilidad personalizable en aggrebots manipulando sus parámetros estructurales.

Los biobots, un término para máquinas orgánicas microscópicas desarrolladas, son capaces de movimiento autónomo y pueden programarse para realizar tareas específicas. Tradicionalmente, la motilidad de los biobots se basa en fibras musculares que simulan la contracción y la relajación muscular natural. Sin embargo, los investigadores ahora están investigando un mecanismo de activación alternativo con estructuras cilia pequeñas, peludas que facilitan el movimiento líquido en el cuerpo y ayudan a ciertos organismos acuáticos en la natación. Lograr un control confiable sobre la forma y la estructura de biobots o ciliabots impulsados ​​por cilios ha asumido desafíos considerables.

El laboratorio Ren ha tomado medidas en esta área desarrollando un enfoque de ensamblaje modular para los ciliabots. Este método utiliza una agregación controlada espacialmente a partir de aros de tejido derivados de células madre pulmonares. Los ciliabots resultantes, o Aggrebots, contienen celeroides madre que incluyen mutaciones genéticas específicas que no hacen que ciertos cilios funcionen. Según Dhruv Bhattaram, un Ph.D. Estudiante en Ingeniería Biomédica y el primer autor del periódico, este proceso se asemeja a la eliminación de los gérmenes de remo en puntos seleccionados en un barco de remo.

«Promovemos una estrategia alternativa para alimentar telas biobot a través de nuestros Aggrebots», señaló Bhattaram. «Al combinar diferentes sferoides en diferentes formas y no integrar los esferoides funcionales, podemos dictar la ubicación y la densidad de las hélices de cilios en la superficie del tejido, de modo que el comportamiento del ciliabot se controla por primera vez. Este es un ruptura importante que determina el etapa de progreso futuro».

Victoria Webster-Wood, profesora asociada de ingeniería mecánica, enfatizó la dimensión de diseño adicional que los Aggrebots aportan a biobots y robots biohribridos. La capacidad de integrar modularmente componentes ciliados y no componentes puede permitir a los investigadores desarrollar biobots con patrones de movilidad específicos. Es importante que debido a que los aggrebots están completamente construidos a partir de materiales biológicos, se espera que sean biodegradables y biocompatibles, liberando el camino para posibles aplicaciones médicas.

Si bien el laboratorio Ren se basa en esta tecnología, reconoce que podría tener implicaciones para diferentes áreas, incluida la biorobótica, los entornos clínicos e investigación sobre enfermedades con respecto a los cilios, como la discinesia ciliar primaria y la fibrosis quística. En particular, los ciliabots se pueden producir utilizando las propias células de un paciente, lo que hace posible los sistemas de liberación terapéutica personalizadas sin la amenaza de la exhibición inmune.

«La motilidad es crucial porque el cuerpo presenta un entorno muy complicado», explica Xi (Charlie) Ren, profesor asociado de ingeniería biomédica. «La liberación celular de terapéutica es muy prometedora, pero sin un mecanismo de propulsión efectivo puede ser inmovilizado. Hemos establecido una ruta para controlar la motilidad del ciliabot, lo que podría facilitar todo, comprender los efectos de la salud de los peligros ambientales. Son extensos y participar en su desarrollo».