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科学家制造出会游泳的人造水母

发布时间:2021-01-05 11:59:33 阅读: 来源:垃圾焚烧炉厂家

科学家制造出会游泳的“人造水母”

中国科技网讯(记者常丽君)据物理学家组织网7月23日(北京时间)报道,最近,美国哈佛大学和加州理工大学合作,将无生命的硅酮树脂和活的小鼠心肌细胞搭配结合,制造出能游泳的“人造水母”。研究人员指出,该成果是对逆向组织工程的概念论证,逆向工程最终可以人工制造出各种肌肉器官和简单生命形式,因此该研究也意味着扩宽了人造生命及合成生物学的研究领域。相关论文发表在7月22日的《自然·生物技术》上。 心脏通过搏动将血液送往全身,而水母在形态和功能上都很像心脏,就像个“水泵”通过抽吸水来运动。为了逆向仿造一个“水母”,研究人员绘制了水母所有肌细胞内的亚细胞蛋白质网络排列图,研究了水母推进运动时的电生理引发过程和自身推进生物力学。在此基础上,他们在实验室培养了小鼠心肌细胞组织,运用数量分析法,把小鼠心肌细胞和水母肌肉的亚细胞、细胞及超细胞结构定量匹配,再结合硅酮树脂制造出“人造水母”,像真水母一样拥有8个手臂似的肢体。“人造水母”被放在一个盐水箱中,施加电流能模仿真水母通过肌肉收缩进行游泳。即使不加电流,肌肉细胞一开始也能自己收缩一点。 “只用硅酮和细胞这么少的材料,就能复制水母复杂的游泳反馈行为,这令人惊讶。”加州理工大学航空与生物工程教授约翰·戴布利说。 这种设计策略能广泛用于人类肌肉器官的逆向工程中。论文合著者、哈佛工程与应用科学学院生物工程与应用物理学教授凯文·基特·帕克此前曾通过生物工程制作出一些组织结构,这些结构能抓取、搏动甚至行走。他说:“在人造生命体中,细胞是一种特殊建材,在设计时要严格控制数量规格,才能让组织工程具有可重复性。‘人造水母’提供了一种逆向工程的设计运算法则,可用于反推器官的功能、执行专向任务等。” 这项成果今后可用于测试心脏病药物,要看一种药物对心肌组织是否有效,可以先看看它在“人造水母”中的功效。研究人员将继续改进“人造水母”,让它能转弯并以特定的方向运动,甚至尝试为其增加一个“大脑”,这样它就能对环境起反应,再现更多高级行为,比如朝向光源、寻找能量或食物等,以更加接近真实的水母。 总编辑圈点如果您有兴趣去关注这只“人造水母”的视频,一定也会觉得相当神奇:和水母一样薄而透明,和水母一样通过挤压水流移动,但它却是一只小鼠的心肌细胞。既不涉及细胞改造,也不涉及转基因,仅通过用已有的细胞建立某种已知形态,从而实现某种特定功能——对于合成生物和工程学而言,这只“水母”的意义都非比寻常。“水母”仅仅是一个开始,不难想象,只要充分解析目标部位(器官)的功能和形态,并寻找到合适的材料,逆向组织工程的概念将会制造出更多的惊喜。

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