Cientistas criam pequenos robôs a partir de células humanas que podem curar tecido neural

ZMESC, 24/05/2024 

Por Mihai Andrei 

Medicina personalizada? Que tal um robô que repara seu tecido internamente?

Em um desenvolvimento inovador, pesquisadores criaram uma nova classe de robôs biológicos multicelulares e auto-construtores. Esses robôs são derivados de material humano — células progenitoras somáticas, um tipo de célula-tronco.

Esses 'Anthrobots', como são chamados, são formados a partir de células pulmonares humanas adultas e exibem habilidades notáveis, como auto-construção e movimento alimentado por cílios. Esse avanço não apenas melhora a compreensão da plasticidade celular, mas também abre novas possibilidades de cura na medicina regenerativa e na robótica.

Pequenos robôs funcionais

Cada Anthrobot começa como uma única célula, derivada do pulmão humano adulto. Este robô em estágio inicial passa então por um sofisticado processo de cultura. Nesse processo, ele se auto-organiza em uma estrutura multicelular motil com diâmetros variando de 30 a 500 micrômetros — comparável à largura de um fio de cabelo humano. Essa transição é fundamental, pois a redução na viscosidade permite a orientação externa dos cílios, essencial para o movimento.

Não é a primeira vez que tais robôs foram criados. O biólogo Michael Levin, da Universidade Tufts, e seus colegas já haviam desenvolvido pequenos robôs. Mas eles eram feitos de células embrionárias de rã e não havia muito o que se podia fazer com eles.

Agora, a nova geração de Anthrobots é feita de células humanas. Eles também podem executar diversos tipos de comportamento, movendo-se em padrões que vão de laços apertados a linhas retas, em velocidades entre 5 e 50 micrômetros por segundo. Essa versatilidade é devida à sua diversidade morfológica, com variações na polarização corporal e na cilição influenciando diretamente seu movimento.

Mas o que eles podem realmente fazer?

Os antroporobôs podem se fundir espontaneamente para formar uma estrutura maior

Anthrobot, vá curar

Para testar o potencial terapêutico dos Anthrobots, Levin e seus colegas elaboraram um teste. Eles colocaram vários deles em um pequeno prato. Os robôs se fundiram, formando um robô maior. O robô maior foi então colocado sobre uma camada de tecido neural arranhado. Em três dias, o Anthrobot curou o tecido. Isso é notável porque não era algo que os pesquisadores esperavam fazer — particularmente sem qualquer programação genética. Na verdade, os pesquisadores não tinham certeza do que os robôs fariam.

Claro, uma coisa é curar algo em uma placa de Petri e outra é curar algo em um corpo humano real. Mas isso oferece grande esperança para robôs potencialmente personalizados no campo da medicina.

Os Anthrobots oferecem uma nova via para a engenharia de tecidos e estruturas complexas sem a necessidade de manipulação genética direta ou modelagem manual. Essa capacidade tem imenso potencial para a medicina regenerativa, construção sustentável e até exploração espacial. A capacidade de reparar arranhões em folhas de células neurais humanas in vitro demonstra sua relevância imediata em contextos biomédicos.

A pesquisa também pode ajudar os pesquisadores a aprender mais sobre como desenvolver esses robôs.

Apenas o começo para robôs celulares

Um aspecto fascinante dos Anthrobots é sua simetria bilateral, que varia com base no tipo de movimento. Anthrobots que se movem linearmente exibem maiores graus de simetria bilateral, uma característica também observada em muitas espécies naturais. Essa característica destaca as profundas raízes biológicas e o potencial desses construtos sintéticos.

Além disso, parece que os Anthrobots exibem uma correlação entre distintos tipos de movimento e morfologias. Essa observação é crucial para entender as regras em macroescala da auto-montagem e manipular suas propriedades funcionais para aplicações específicas. Em outras palavras, uma vez que entendermos o que diferentes coletivos de células fazem, poderemos começar a controlá-los para tarefas mais avançadas — talvez até mesmo regenerar membros perdidos.

Em última análise, a convergência da biologia e da engenharia na forma dos Anthrobots demonstra o imenso potencial inexplorado dessa abordagem. Isso desafia os paradigmas existentes na biologia e abre territórios inexplorados na medicina e na tecnologia. Podemos estar à beira de uma nova fronteira emocionante para a medicina personalizada.

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Fonte:https://www.zmescience.com/future/tiny-robots-heal-neurons/