روبوتات حيوية – هجينة تُدار بالتحفيز الضوئي الجيني

طور باحثون من جامعة إلينوي في أوربانا–شامبين (University of Illinois at Urbana–Champaign)، وجامعة نورث وسترن (Northwestern University) ومؤسسات أخرى، روبوتات “حيوية – هجينة” تمزج خلايا حية مأخوذة من الفئران مع هياكل هيدروجيل مطبوعة ثلاثيّاً وإلكترونيات ضوئية لاسلكية. ونُشرت الدراسة في مجلة Science Robotics، بحيث بيّنت أن الأجهزة تحتوي على وصلات عصبية – عضلية يمكن التحكم بها بتقنية التحفيز الضوئي الجيني (optogenetics)، ما يسمح للخلايا العصبية بتحفيز انقباض العضلات وإحداث حركة زحف في هذه الأجسام الصغيرة.

يقع تصميم هذه الروبوتات على سقالة بوليمرية طُبعت ثلاثيّاً وصُمّمت عبر نمذجة ومحاكاة متقدمة، ثم نُميت حولها أنسجة عضلية حية باستخدام تقنيات هندسة الأنسجة. قام الفريق بتمايز خلايا جذعية فئران إلى خلايا عصبية حركية وزرعها على البنية المطبوعة، فيما نُمّيت العضلات بوسائط غذائية غنية لتكوين الوصلات العصبية – العضلية. وبواسطة تحفيز النسيج العصبي بصرياً عبر مصابيح microLED لاسلكية طوّرها فريق بروفسور John Rogers، أمكن تعديل سرعة حركة الروبوتات.

صورة تعبيرية مولّدة بالذكاء الاصطناعي

يرى الباحثون أن هذه الآلات تقدم إطاراً لفهم قواعد تصميم الأنظمة الحيوية – الهجينة والاستفادة من مزايا الخلايا الحية مثل القابلية للتحلل وانخفاض استهلاك الطاقة وخصائص التعلم الناشئ. وتفتح النتائج آفاقاً لتطبيقات في دراسة العمليات الحركية والمهمات داخل بيئات حيوية والطب التجديدي، مع خطط لتطوير قدرات أعلى مثل التعلم والذاكرة والحركة ثنائية الاتجاه وتجاوز العقبات.