Xenobot - Xenobot - Wikipedia

Xenobot
Xenobot v simulaci a reality.png
Návrh xenobotu objevený v simulaci (vlevo) a rozvinutý organismus (vpravo) vytvořený z kůže žáby (zelená) a srdečního svalu (červená).
PrůmyslRobotika, Syntetická biologie
aplikaceLék, Sanace životního prostředí
RozměryMicroscale
Zdroj palivaŽiviny
S vlastním pohonemAno
SoučástiŽába buňky
VynálezceSam Kriegman, Douglas Blackiston, Michael Levin, Josh Bongard
Vynalezeno2020

Xenoboti, pojmenovaný podle africké drápové žáby (Xenopus laevis ),[1] jsou syntetické organismy které jsou automaticky navrženy počítači tak, aby vykonávaly požadovanou funkci, a jsou sestaveny kombinací různých biologických tkání.[2][3][4][5][6][7]

Xenoboti jsou širokí méně než 1 milimetr (0,039 palce) a skládají se pouze ze dvou věcí:kožní buňky a buňky srdečního svalu, z nichž oba jsou odvozeny od kmenové buňky sklizeno od počátku (stupeň blastula ) embrya žáby.[8]Kožní buňky poskytují tuhou podporu a srdeční buňky fungují jako malé motory, které se smršťují a zvětšují objem, aby poháněly xenobota dopředu. Tvar těla xenobota a jeho distribuce v kožních a srdečních buňkách jsou automaticky navrženy v simulaci k provedení konkrétní úkol pomocí procesu pokusů a omylů (an evoluční algoritmus Xenoboti byli navrženi tak, aby chodili, plavali, tlačili na pelety, nesli užitečné zatížení a spolupracovali v roji, aby agregovali úlomky rozptýlené po povrchu misky do úhledných hromádek. Dokážou přežít týdny bez jídla a uzdravit se po tržné ránu.[2]

Potenciální aplikace

V současné době se xenoboti primárně používají jako vědecký nástroj k pochopení toho, jak buňky spolupracují při vytváření složitých těl během morfogeneze.[7]Chování však a biokompatibilita současných xenobotů navrhuje několik potenciálních aplikací, které by mohly být použity v budoucnu.

Vzhledem k tomu, že xenoboti jsou složeni pouze ze žabích buněk, jsou biologicky odbouratelní. A protože roje xenobotů mají tendenci spolupracovat a tlačit mikroskopické pelety v misce do centrálních hromádek,[2]spekulovalo se, že by budoucí xenoboti mohli být schopni udělat totéž mikroplasty v oceánu: najděte a agregujte drobné kousky plastu do velké koule z plastu, kterou může tradiční loď nebo dron shromáždit a přiveďte do recyklačního centra. Na rozdíl od tradičních technologií xenoboti nepřidávají další znečištění, protože fungují a degradují: chovají se pomocí energie z tuků a bílkovin přirozeně uložených v jejich tkáni, která trvá asi týden, kdy se jednoduše změní na odumřelé kožní buňky.[2]

V budoucích klinických aplikacích, jako je cílené podávání léků, by xenoboti mohli být vyrobeni z vlastních buněk lidského pacienta, což by obcházelo výzvy imunitní odpovědi jiných druhů mikro-robotické doručovací systémy. Takoví xenoboti by se potenciálně mohli použít k seškrábání plaku tepny as dalšími typy buněk a bioinženýrstvím lokalizujte a léčte onemocnění.

Reference

  1. ^ Poole, Steven (2020-01-16). „Xenobot: jak se dostaly jména nejnovějších forem života na Zemi?“. Opatrovník.
  2. ^ A b C d Kriegman, Sam; Blackiston, Douglas; Levin, Michael; Bongard, Josh (13. ledna 2020). „Škálovatelné potrubí pro návrh rekonfigurovatelných organismů“. Sborník Národní akademie věd. 117 (4): 1853–1859. doi:10.1073 / pnas.1910837117. ISSN  0027-8424. PMC  6994979. PMID  31932426.
  3. ^ Sokol, Joshua (03.04.2020). „Meet the Xenobots: Virtual Creatures Bived to Life“. The New York Times.
  4. ^ Ukázka, Ian (2020-01-13). „Vědci používají kmenové buňky ze žab k výrobě prvních živých robotů“. Opatrovník.
  5. ^ Yeung, Jessie (2020-01-13). „Vědci postavili první živé, samoléčivé roboty na světě“. CNN.
  6. ^ „Výzkumný tým staví roboty ze živých buněk“. Ekonom.
  7. ^ A b „Seznamte se s Xenobotem, strašidelným novým druhem programovatelného organismu“. Kabelové. ISSN  1059-1028.
  8. ^ Ball, Philip (25. února 2020). „Živí roboti“. Přírodní materiály. 19 (3): 265. Bibcode:2020NatMa..19..265B. doi:10.1038 / s41563-020-0627-6. PMID  32099110.