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Synthetische Nerven arbeiten im Licht

09.04.2016

Forscher aus Oxford haben ein künstliches Analogon des neuronalen Schaltkreises geschaffen: Künstliche Zellen, die mit einem 3D-Drucker in eine Art leitfähiges Gewebe verpackt wurden, konnten einen elektrischen Impuls weiterleiten.

Zellen, winzige Wassertröpfchen mit einem Volumen von 50-100 Pikolitern, eingeschlossen in einer einschichtigen Lipidmembran. Solche Tropfen enthielten nicht nur Wasser, sie enthielten auch DNA mit Genen, die Transmembranproteine kodieren, und alle notwendigen Apparate für die Proteinsynthese. In der „Zelle“ synthetisierte Transmembranproteine bildeten einen Durchgangskanal in der Membran – so entstand zwischen zwei Tropfen ein „interzellulärer Kontakt“, durch den ein elektrisches Signal hindurchschlüpfen konnte. Die Arbeit der "Nervenkette" war abhängig von der Beleuchtung - die "Zellen" enthielten auch ein spezielles lichtempfindliches Protein, das sich unter Lichteinfluss an DNA bindet und die darin aufgezeichneten Gene von Transmembranproteinen aktiviert.

Eine dichte geordnete Stapelung von Tröpfchen wurde, wie oben erwähnt, mit einem 3D-Drucker erreicht. Die eigentliche Technologie des XNUMXD-Drucks aus solchen "Zellen" wurde lange entwickelt, aber jetzt mussten die Autoren der Arbeit ein neues Rezept für sie entwickeln, damit sowohl die "Zellen" selbst als auch die darin enthaltenen molekularen Maschinen hergestellt werden können für die Transkription (Synthese von RNA-Kopien zu DNA) und Translation (Proteinsynthese zu RNA) nach dem Passieren des Druckers in funktionsfähigem Zustand bleiben würde.

Michael J. Booth und seine Kollegen glauben, dass die Haupterrungenschaften von Michael Booth und seinen Kollegen darin bestehen, dass es ihnen gelungen ist, einen Lichtschalter in die Nervenkette einzubauen, und dass die Ausbreitung des Impulses nicht auf zwei "Zellen" beschränkt war, die die Das Signal ging weiter - bis zum dritten Tropfen, vierten, zehnten usw. In einem solchen künstlichen System ist es durchaus möglich, einige Muster der Impulsausbreitung durch leitfähige Gewebe zu untersuchen, aber in Zukunft wollen Forscher künstliche Zellen mit echten kombinieren .

Dazu müssen zwei technologische Probleme gelöst werden: Erstens „leben“ die von einem 3D-Drucker gedruckten Tropfenkomplexe in einer öligen Umgebung, während echte Zellen eine wässrige Lösung benötigen; Zweitens sind Porenproteine in künstlichen Zellen in eine einschichtige Lipidmembran eingebettet, während sie in echten Zellen zweischichtig ist, und es ist nicht bekannt, ob sich zwischen ihnen eine Transmembranproteinpore bildet. Vielleicht lässt sich der Kontakt zwischen einer künstlichen und einer echten Zelle in Form einer Synapse organisieren, wenn zwischen den Zellmembranen ein gewisser Abstand verbleibt und der Impuls über spezielle chemische Neurotransmitter-Moleküle weitergeleitet wird.

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