I biobot autonomi sono stati sviluppati da ricercatori che hanno messo a punto un dispositivo robotico, guidato da tessuto neuromuscolare, che si innesca quando stimolato dalla luce. Nel 2014, i team di ricerca guidati dal prof. di ingegneria meccanica e scienze meccaniche Taher Saif e dal prof. di bioingegneria Rashid Bashir dell’Università dell’Illinois hanno lavorato insieme per sviluppare i primi robot ibrido semovente, in grado di camminare e nuotare, alimentato dal battito delle cellule muscolari cardiache derivate dai ratti.
“Il nostro primo studio, ha dimostrato con successo che i robot, modellati sulle cellule spermatiche, potevano effettivamente nuotare”, ha detto Saif. “Quella generazione di biobot utilizzava il tessuto cardiaco per funzionare da solo, anche se non riescono a percepire l’ambiente né a prendere alcuna decisione”. I neuroni hanno proprietà optogenetiche: dopo l’esposizione alla luce si accendono per attivare i muscoli.
“Abbiamo applicato una coltura di cellule di neuroni optogenetici, estratte dalle cellule staminali del topo”, ha detto Saif. Aggiungendo: “I neuroni si connettono con il muscolo e formarono giunzioni neuromuscolari adatte al nuoto. Abbiamo usato modelli computazionali, guidati dal prof. di scienze meccaniche e ingegneria Mattia Gazzola, per determinare quali attributi fisici avrebbero portato al nuoto più veloce ed efficiente”. Dato che i biobot non sono in grado di produrre grandi forze, questo rende difficile il controllo dei loro movimenti.
Bioibridi integrati nell’ingegneria biomedica
“La capacità di guidare l’attività muscolare con i neuroni, apre la strada a un’ulteriore integrazione delle unità neurali all’interno dei sistemi bioibridi“, ha detto Saif. “Data la nostra comprensione del controllo neurale negli animali, potrebbe essere possibile andare avanti con la progettazione neuromuscolare bioibrida utilizzando un’organizzazione gerarchica di reti neurali“.
Saif è sicuro che lui e il suo team svilupperanno questo progresso che porta a sistemi di vita ingegnerizzati multicellulari, con la capacità di rispondere in modo intelligente ai segnali ambientali per applicazioni nelle tecnologie di bioingegneria, medicina e materiali autorigeneranti.
