ساخت عضله مصنوعی از پروتئین طبیعی

ساخت عضله مصنوعی از پروتئین طبیعی

به گزارش گروه هوش مصنوعی پژوهشگران آلمانی با استفاده از یک پروتئین طبیعی، نوعی عضله مصنوعی را پرورش داده اند که میتوان انقباض آنرا کنترل کرد.


به گزارش گروه هوش مصنوعی به نقل از ایسنا و به نقل از ساینس دیلی، دکتر "استفان شیلر"(Stefan Schiller) و دکتر "ماتیاس هوبر"(Matthias Huber)، پژوهشگران "دانشگاه فرایبورگ"(University of Freiburg) آلمان موفق شده اند تا نوعی عضله مصنوعی را با بهره گیری از پروتئین های طبیعی پرورش دهند. انقباض این عضله را میتوان با کمک تغییرات صورت گرفته به دنبال اچ و دما کنترل کرد. حرکات عضله در اثر یک واکنش شیمیایی صورت می گیرند که انرژی مولکولی را برای این هدف مصرف می کند.
شیلر اظهار داشت: عضله مصنوعی ما هنوز یک نمونه ابتدایی است. با این وجود، زیست سازگاری بالای این ماده و امکان تنظیم کردن ترکیب آن برای مطابقت با بافت می تواند راه را برای کاربردهای آینده در زمینه پزشکی ترمیمی، پروتزها، داروسازی یا رباتیک نرم هموار کند.
دانشمندان در گذشته، پروتئین های طبیعی را بعنوان پایه ای برای توسعه عضلات مصنوعی در نظر گرفته اند و آنها را بصورت ماشین های مولکولی کوچک یا پلیمرها ساخته اند. با این وجود، هنوز امکان توسعه عضلات مصنوعی که کاملا مبتنی بر زیست هستند و با کمک انرژی شیمیایی به صورت مستقل حرکت می کنند، ممکن نشده است.

ماده ای مبتنی بر یک پروتئین طبیعی
مواد مورد استفاده پژوهشگران دانشگاه فرایبورگ، مبتنی بر "الاستین"(Elastin) هستند. الاستین، یک پروتئین فیبری طبیعی است که در بدن انسان هم وجود دارد. این پروتئین در بدن انسان، به پوست و رگ های خونی خصوصیت ارتجاعی می دهد. پژوهشگران با پیروی از الاستین، دو پروتئین شبیه به آنرا تولید کردند که یکی از آنها نسبت به نوسانات پی اچ و دیگری نسبت به تغییرات دما واکنش نشان میدهد. آنها این دو پروتئین را با بهره گیری از پیوند متقاطع فتوشیمیایی ترکیب کردند تا یک ماده دولایه تشکیل گردد. در این فرایند میتوان مواد را بصورت انعطاف پذیری شکل داد و جهت حرکت آنرا تنظیم کرد.

انقباض های مبتنی بر تغییرات دما
پژوهشگران با بهره گیری از یک منبع انرژی شیمیایی بعنوان سوخت که در این پژوهش سولفیت سدیم بود، موفق شدند به القای انقباضات بپردازند. در یک واکنش شیمیایی نوسانی که طی آن، پی اچ در چرخه ها به سبب پیوند خاص چندین واکنش تغییر می کند، انرژی اضافه شده بوسیله حالت های غیر تعادلی ماده به انرژی مکانیکی تبدیل می شود.
پژوهشگران بدین ترتیب، مواد را ملزم به انقباض مستقل در یک روش چرخه ای کردند. همینطور آنها توانستند انقباض ها را با کمک تغییرات دما، خاموش و روشن کنند. واکنش شیمیایی نوسانی، در دمای حدود ۲۰ درجه سلسیوس شروع شد و مواد، انجام دادن حرکات موزون را آغاز کردند.
در این فرایند میتوان حالت های خاصی را برنامه ریزی کرد و باردیگر به تنظیم آنها با محرک دیگری پرداخت. بدین ترتیب، پژوهشگران به یک سیستم ساده رسیدند.
شیلر اظهار داشت: از آنجائیکه مواد مورد استفاده ما از پروتئین الاستین طبیعی مشتق شده اند و با کمک روش های زیست فناوری تولید می شوند، پایداری قابل توجهی دارند که برای کاربردهای فنی مناسب می باشد. در آینده، این ماده می تواند برای پاسخ به محرک های دیگری مانند غلظت نمک در محیط و مصرف سایر منابع انرژی همچون انرژی حاصل از زیست توده، توسعه بیشتری یابد.
این پژوهش، در مجله "Advanced Intelligent Systems" به چاپ رسید.




منبع:

1400/11/10
21:49:42
5.0 / 5
444
مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۲ بعلاوه ۳
لینک دوستان گروه هوش مصنوعی
گروه هوش مصنوعی
iagrp.ir - مالکیت معنوی سایت گروه هوش مصنوعی متعلق به مالکین آن می باشد