Wissenschaftler:innen der Harvard University haben einen Roboter-Fisch entwickelt, der aus menschlichen Herzmuskelzellen besteht. Die Forschenden erhoffen sich durch ihre Arbeit neue Entwicklungen im Bereich der Herzforschung.
In Zusammenarbeit mit Kolleg:innen der Emory University haben die Wissenschaftler:innen der Harvard University einen autonomen Biohybrid-Fisch entwickelt. Veröffentlicht wurden die neuen Erkenntnisse in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Science sowie in einer Pressemitteilung der Harvard University selbst.
Menschliche Herzmuskelzellen treiben den künstlichen Fisch an. Ansonsten besteht der Roboter-Fisch verschiedenen Medien zufolge nur aus Papier, Plastik und Gelatine. Ein, ebenfalls von der Harvard University veröffentlichtes Video zeigt die Funktionsweise des Roboter-Fisches.
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So funktioniert der biohybride Roboter-Fisch
Auf jeder Seite der Schwanzflosse befindet sich eine Schicht der menschlichen Herzmuskelzellen. Zieht sich eine Seite zusammen, dehnt sich die jeweils andere. Diese Bewegung aktiviert zudem ein Protein, das eine Kontraktion auslöst.
Das geschlossene System bildet darüber hinaus die gleiche Mechanik nach, mit der auch das menschliche Herz schlägt. Der Roboter-Fisch ist außerdem mit einem Herzschrittmacher ausgestattet, der die Frequenz und den Rhythmus der Kontraktionen steuert.
Was relativ einfach klingt, ist in der Praxis sehr kompliziert. „Anstatt ein MRT des Herzens als Blaupause zu verwenden, identifizieren wir jetzt die wichtigsten biophysikalischen Prinzipien, die das Herz zum Funktionieren bringen, verwenden sie als Designkriterien und replizieren sie in einem System, einem lebenden, schwimmenden Fisch“, erklärt das Harvard-Team.
This artificial fish is powered by human heart cells.https://t.co/aioJKFDZft pic.twitter.com/6c5nIbA1sn
— Harvard SEAS (@hseas) February 11, 2022
Roboter-Fisch soll Herzkrankheiten heilen
Insgesamt mehr als 100 Tage kann der Roboter-Fisch ununterbrochen schwimmen. Laut Harvard University ist das der Beweis, dass die Wissenschaftler:innen eine langlebige Muskelpumpe aus menschlichen Herzzellen bauen können.
In der Zukunft erhoffen sich die Forschenden, dass sie mit den neu gewonnen Erkenntnissen die Entwicklung künstlicher Herzen vorantreiben werden. Der Roboter-Fisch biete ihnen auch die Gelegenheit, die Physiologie des Herz-Kreislauf-Systems zu untersuchen. Darüber hinaus erforscht das Team Herzkrankheiten wie beispielsweise Arrhythmie.
Auch andere Krankheiten sollen so in Zukunft geheilt werden können. „Unser oberstes Ziel es, ein künstliches Herz zu bauen, um ein missgebildetes Herz bei einem Kind zu ersetzen“, schreiben die Wissenschaftler:innen der Harvard University.
Rattenherzen als Vorbild für Forschung an Roboter-Fisch
In der Vergangenheit haben die Forschenden bereits ähnliche Experimente durchgeführt. Dabei nutzte das Team der Harvard University bereits 2012 Herzmuskelzellen von Ratten, um eine quallenähnliche Biohybridpumpe zu bauen. Außerdem entwickelten die Forschenden 2016 einen künstlichen Stachelrochen, der ebenfalls aus Herzmuskelzellen von Ratten bestand.
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