Le traitement au laser ultraviolet est une method prometteuse pour développer des microstructures complexes, permettant un alignement complexe des cellules musculaires, nécessaire à la design d'actionneurs biohybrides réalistes, comme l'ont montré les chercheurs de Tokyo Tech. Par rapport aux méthodes complexes traditionnelles, cette system innovante permet une fabrication facile et rapide de microstructures avec des motifs complexes pour réaliser différents preparations de cellules musculaires, ouvrant la voie à des actionneurs biohybrides capables d’effectuer des mouvements complexes et flexibles.
Les robots biomimétiques, qui imitent les mouvements et les fonctions biologiques des organismes vivants, constituent un domaine de recherche fascinant qui peut non seulement conduire à des robots in addition efficaces, mais également servir de plateforme pour comprendre la biologie musculaire. Parmi ceux-ci, les actionneurs biohybrides, constitués de matériaux souples et de cellules musculaires capables de reproduire les forces des muscle tissues réels, ont le potentiel de réaliser des mouvements et des fonctions réalistes, notamment l'vehicle-guérison, une haute efficacité et un rapport puissance/poids élevé. rapport, ce qui s'est avéré difficile pour les robots traditionnels encombrants qui nécessitent de lourdes resources d'énergie. Une façon d’obtenir ces mouvements réalistes consiste à disposer les cellules musculaires dans des actionneurs biohybrides de manière anisotrope. Cela implique de les aligner selon un modèle spécifique où ils sont orientés dans des directions différentes, comme ce que l’on trouve dans les organismes vivants. Alors que des études antérieures ont rapporté des actionneurs biohybrides avec un mouvement crucial utilisant cette procedure, elles se sont principalement concentrées sur l'alignement anisotrope des cellules musculaires en ligne droite, ce qui n'aboutit qu'à des mouvements simples, par opposition au mouvement complexe des tissus musculaires natifs tels que la torsion, la flexion, et rétrécissant. Les vrais tissus musculaires présentent un agencement complexe de cellules musculaires, notamment des motifs courbes et hélicoïdaux.
La création de tels preparations complexes nécessite la development de microsillons incurvés (MG) sur un substrat, qui servent ensuite de manual pour aligner les cellules musculaires selon les motifs requis. La fabrication de MG complexes a été réalisée par des méthodes telles que la photolithographie, la micrographie ondulée et l'perception par micro-make contact with. Cependant, ces méthodes impliquent plusieurs étapes complexes et ne conviennent pas à une fabrication rapide.
Pour résoudre ce problème, une équipe de chercheurs de l'Institut de technologie de Tokyo (Tokyo Tech) au Japon, dirigée par le professeur agrégé Toshinori Fujie de l'École des sciences et systems de la vie, a développé une method de traitement laser ultraviolet (UV) pour fabriquer des microstructures complexes. « Sur la base de nos prototypes précédents, nous avons émis l'hypothèse que les actionneurs biohybrides utilisant un movie mince SBS (caoutchouc dur) avec des MG anisotropes arbitraires fabriqués par un traitement laser UV peuvent contrôler l'alignement cellulaire dans une way arbitrairement anisotrope pour reproduire des mouvements flexibles additionally réalistes. » explique le Dr Fujie. Leur étude a été publiée dans la revue Biofabrication.
La nouvelle system consiste à former des MG incurvés sur un polyimide par traitement laser UV, qui sont ensuite transcrits sur un movie mince en SBS. Ensuite, les cellules musculaires squelettiques appelées myotubes, présentes dans les organismes vivants, sont alignées à l’aide des MG pour obtenir un motif musculaire courbé anisotrope. Les chercheurs ont utilisé cette méthode pour développer deux actionneurs biohybrides différents : l’un attaché au substrat de verre et l’autre non attaché. Lors d’une stimulation électrique, les deux actionneurs se sont déformés selon un mouvement semblable à une torsion. Fait intéressant, l’actionneur biohybride, lorsqu’il n’est pas attaché, se transforme en une construction 3D autonome, en raison de l’alignement incurvé des myotubes comme un sphincter natif.
« Ces résultats signifient que par rapport aux méthodes traditionnelles, le laser UV est une méthode additionally rapide et plus very simple pour la fabrication de modèles de MG accordables. Cette méthode ouvre des opportunités intrigantes pour obtenir des actionneurs biohybrides plus réalistes grâce à l'alignement guidé des myotubes », remarque le Dr. Fujie, soulignant le potentiel de cette procedure innovante.
Dans l’ensemble, cette étude démontre le potentiel du traitement au laser UV pour la fabrication de différents modèles de tissus musculaires anisotropes, ouvrant la voie à des actionneurs biohybrides in addition réalistes, capables d’effectuer des mouvements complexes et flexibles !
