Новая полимерная платформа для выращивания клеток в трехмерной среде

Группа профессора Мартина Бастмейера (Martin Bastmeyer) из Центра функциональных наноструктур (Center for Functional Nanostructures, CFN) Технологического института Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology), Германия, добилась большого успеха в области разработки биоматериалов. Ученые научились успешно выращивать клетки в специальных трехмерных структурах. Они обеспечили клетки находящимися на специальных платформах маленькими «ручками-опорами», с размерами в микрометровом диапазоне, за которые они могут «держаться». Клетки могут прикрепляться только к этим «опорам». Впервые на адгезию клеток и, следовательно, на их форму можно целенаправленно воздействовать в трех измерениях.

До сих пор трехмерные среды для выращивания клеточных культур получали, в основном, изагарозы, коллагеновых волокон или Матригеля. Такие среды имитируют пластичное трехмерное пространство, в котором клетки обычно находятся в живой ткани и, таким образом, позволяют проводить более близкие к реальности эксперименты, чем при использовании клеточных культур, выращенных в «двухмерной» чашке Петри. Все подобные среды отличаются общим недостатком: они гетерогенны и имеют поры случайных размеров. Их сложно точно охарактеризовать как структурно, так и биохимически.

Целью профессора Бастмейера и его группы было разработать трехмерную подложку для роста клеточной культуры, имеющую строго определенные характеристики. Находящиеся на такой подложке клетки должны прикрепляться к ней не случайным образом, а только в определенных точках. В этом случае параметры, такие как форма клетки, ее объем, силы межклеточного взаимодействия или клеточная дифференциация, могут быть определены как функция внешней геометрии окружающей среды. Именно такие платформы с заранее заданными параметрами необходимы для будущего крупномасштабного производства трехмерных сред для выращивания биоинженерных тканей, требующихся, например, в регенеративной медицине.

Микрофотография клетки в двухкомпонентной полимерной
платформе. Цитоскелет клетки окрашен зеленым,
части полимерной структуры – белым, «опоры» для клеток –
красным. (Лазерный сканирующий микроскоп).
(Фото: CFN)

Для достижения этой цели ученые создали специальную платформу из гибкого отталкивающего белки полимера с маленькими «ручками»-коробочками, сделанными из другого, хорошо взаимодействующего с белками, материала. При создании такой платформы ученые использовали методпрямой лазерный записи (Direct Laser Writing Method), разработанный физиками профессорами Мартином Вегенером(Martin Wegener) и Георгом фон Фрейманном (Georg von Freymann) из CFN. С помощью этого процесса была получена отталкивающая белки структура. Она состоит из столбиков длиной 25 микрометров, соединенных тонкими перемычками, находящимися на различной высоте. На втором,литографическом этапе, точно посередине перемычек были размещены «опоры» для клеток. В течение двух часов отдельные клетки колонизируют платформу и прикрепляются только к точкам адгезии с помощью адгезивных белков.

Возможность контролировать и направлять рост отдельных клеток в трех измерениях – важный шаг к общему пониманию того, как естественная трехмерная среда ткани влияет на поведение клеток.

Аннотация к статье: Two-Component Polymer Scaffolds for Controlled Three-Dimensional Cell Culture

Источник: http://www.nanonewsnet.ru/news/2011/novaya-polimernaya-platforma-dlya-vyrashchivaniya-kletok-v-trekhmernoi-srede

^30.05.2045

Стать расой бессмертных – главная эволюционно-историческая задача человечества в III тысячелетии

Имея мышление бессмертных, парадигму бессмертных в качестве мировоззренческой основы, такие люди обязательно реализуют подобные технологии, и мир радикально изменится. Эволюционная ветвь гомо сапиенс в очередной раз сделает крутой вираж и вынесет человечество к невообразимым высотам, туда, где раньше парили только избранные одиночки – бессмертные и боги.

Подробнее

^27.02.2018

Робот открыл холодильник и принес оттуда пиво

Немецкие разработчики научили гуманоидного робота-помощника TIAGo самостоятельно искать путь к холодильнику, открывать его и приносить пиво. Модульный суперкомпьютер NVIDIA Jetson TX2, служащий зрительным центром робота, позволил ему не только эффективно проложить путь, но и найти пиво запрошенной марки по этикетке.

Подробнее

^27.02.2018

В Швеции попытаются создать электронные копии умерших людей

Руководство крупной сети шведских похоронных бюро «Феникс» поставило перед собой амбициозную цель: попытаться создать максимально правдоподобные электронные копии усопших людей.

Подробнее

^26.02.2018

Учёные из США разработали искусственный аналог глаза

Новое изобретение представили учёные из Школы инженерных и прикладных наук при Гарвардском университете — они создали искусственный глаз, работающий по принципу человеческого.

Подробнее

^27.11.2017

Американцы занялись разработкой реактивных дронов для истребителей

Массачусетский технологический институт по заказу ВВС США занялся разработкой компактных реактивных беспилотных летательных аппаратов, которые можно было бы запускать со стандартного подвеса для ракет под крылом истребителя. Новая разработка получила название Firefly.

Подробнее

^21.11.2017

Toyota представила гуманоидного робота с экзоскелетным управлением

Компания Toyota представила гуманоидного робота T-HR3, управляемого с помощью экзоскелетного контроллера с шлемом виртуальной реальности. Система позволяет оператору управлять движениями робота на месте или передвигать его, а также чувствовать отдачу при взаимодействии с объектами.

Подробнее

^17.11.2017

Человекоподобный робот научился делать сальто

Специалисты Boston Dynamics научили прямоходящего робота Atlas выполнять сальто. Ролик с демонстрацией его новых способностей опубликован на YouTube-канале компании.

Подробнее

^27.10.2017

Робот-спасатель от Honda: пять «глаз» и 33 степени подвижности

На Конференции по робототехнике в Ванкувере компания Honda представила прототип робота-спасателя E2-DR. У новинки 33 степени подвижности, пять «глаз» и защищенный от пыли и влаги корпус.

Подробнее

^03.10.2017

Toyota представила автомобиль-робот, в салоне которого сразу 2 водительских места

Казалось бы, суть самоуправляемых автомобилей заключается в том, чтобы максимально обеспечить удобство пассажиров и «убрать» из салона водителя, доверив контроль за ситуацией роботу. Вроде бы логичное решение, но вот автоконцерн Toyota думает иначе. Недавно они представили крайне продвинутую версию самоуправляемого авто. Только вот водительских мест в нем аж целых два.

Подробнее

^03.10.2017

RHP2 - гуманоидный робот, созданный для того, чтобы падать, подниматься и снова падать

Исследователи-робототехники во всем мире тратят безумно большое количество времени и усилий для того, чтобы предотвратить или уменьшить вероятность падения создаваемых ими роботов.

Подробнее

^02.10.2017

Мифы и факты о сверхумном искусственном интеллекте

Станет ли искусственный интеллект лучшим изобретением человечества или же, наоборот, его худшей ошибкой?

Подробнее

/ мнения экспертов и членов инициативной группы

Александр Иванович
Галушкин
Доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель наук России, является автором более 300 научных работ, в том числе 25 монографий
«Я убежден в том, что нейросетевые технологии – это основа построения будущих систем управления роботами, т.е. мозга будущих роботов».
Виталий Львович
Дунин-Барковский
Доктор физико-математических наук, профессор, заведующий отделом нейроинформатики Центра оптико-нейронных технологий НИИСИ РАН
«Для создания искусственного тела нужен хороший мозг, интеллект. А он может быть и искусственным. Воссоздание органов — очень сложная и ресурсоемкая задача. При работе над искусственным интеллектом затраты минимальны, а результаты колоссальны...»
Владимир Николаевич
Шабалин
Директор Филиала РГМУ «НКЦ геронтологии» Минздравсоцразвития РФ, академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор
«Россия была и остаётся богатой интеллектуалами, несмотря на значительную утечку мозгов за рубеж. А когда будут первые результаты, с удовольствием вернутся и наши специалисты и потянутся иностранные...»
Борис Карпович
Гаврилюк
Доктор медицинских наук, профессор, заведующий лабораторией роста клеток и тканей Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН
«Для кожи киборга нужно просто сделать систему питания. А вообще... мы ведь несложно устроены! Есть всего несколько систем: кровеносная разносит кислород и питательные вещества, выделительная выводит отходы. Остальное — рабочие органы. Вначале можно сделать простейший живой организм. А потом более сложные системы...»
Давид Израилевич
Дубровский
Доктор философских наук, профессор, главный научный сотрудник Института философии РАН, сопредседатель Научного совета РАН по методологии ИИ
«... этот проект ["Россия 2045"], безусловно, заслуживает всемерной поддержки. Он инициирован молодыми людьми, полными веры в свою высокую миссию. Это яркий акт пассионарности... вызов нашей академической общественности, среднему, сероватому научному сознанию, лишенному порывов вдохновения».
Сергей Борисович
Переслегин
Исследователь и теоретик фантастики и альтернативной истории, литературный критик и публицист, социолог, соционик и военный историк
«... Проект «2045» требует немереного инженерного обеспечения. И я утверждаю, что и для России, и для всего мира единственная возможность преодолеть фазовый барьер – это решить не биологические задачи, не биотех, а решить задачу на удержание инженерии на критические 20 лет...»
Сергей Николаевич
Ениколопов
Руководитель Отдела медицинской психологии (Научный Центр Психического Здоровья РАМН), действительный член Академии медико-технических наук РФ
«Разговоры о том, что технологически мы можем достичь бессмертия, во всяком случае, фантастического удлинения жизни, ведут к пересмотру огромного пласта наших собственных убеждений».
Лев Александрович
Станкевич
Доцент, кандидат технических наук, профессор кафедры САиУ
Первый этап решения проблем бессмертия человека имеет своей главной целью создание нейроуправляемого аватара – гуманоидного робота с человекоподобным скелетом, набором технических мышц и сенсоров.
Андерс
Сандберг
Футуролог, трансгуманист, писатель, член Исследовательского общества Джеймса Мартина в Институте будущего человечества в Оксфордском университете
«Я, определенно, захотел бы перенести свой разум в искусственное тело, если бы для этого существовала достаточно безопасная технология...»
Александр Александрович
БолонкинЧлен инициативной группы
Доктор технических наук, профессор
«Искусственное механическое тело будет обладать огромной силой и переносить экстремальные внешние условия: высокие температуры, давление, радиацию, космос...»
Владимир Григорьевич
ЯхноЧлен инициативной группы
Доктор физико-математических наук, профессор, руководитель группы автоволновых процессов, заведующий лабораторией Института прикладной физики РАН
«Думаю, что именно понимание закономерностей в иерархии механизмов управления живыми системами позволит создать основу для производства эффективно работающих искусственных органов и имитаций тел человека.»
Александр Владимирович
Кудрявцев
Мастер ТРИЗ, вице-президент Международной ассоциации ТРИЗ, ректор Московского общественного института технического творчества
«Развитие технической цивилизации в конечном счете приведет к полной автономии человека от внешних обстоятельств. Техника свернется как тонкая пленка, как некая субстанция, пронизывающая человека...»
Акоп Погосович
Назаретян
Доктор философских наук, канд. психологических наук, главный редактор журнала «Историческая психология и социология истории», профессор МГУ.
«Интеллект современного человека – это искусственный интеллект. Естественным осталось только то, что он на белковом носителе, т.е. естествен не интеллект, а мозг...»
Ник
Бостром
Философ, профессор Оксфордского университета, известный своими работами об антропном принципе, основатель (вместе с Д. Пирсом) Всемирной ассоциации трансгуманистов
«Цифровой путь [бессмертия] – это наша возможность разработать технологию полного копирования мозга, когда мы могли бы создать очень подробную модель конкретного человеческого мозга и воспроизвести ее на компьютере. Тогда мы имели бы потенциал бесконечного существования, создавали бы запасные копии человека и тому подобное...»
Павел Олегович
Лукша
Профессор практики Московской школы управления СКОЛКОВО, к.э.н., партнер группы "Метавер"
«Развитие интерфейсов позволяет принципиально по-другому взаимодействовать не только с локальным пространством, но и с глобальным пространством, т.е. продолжая «мозг – компьютер – Сеть», мы можем получать системы принципиально нового способа организации».