Bioengineers fashion self-regenerating artificial muscle

 muscles

The future of the human body is partially bound up with the development of biomedical engineering research, which may enable somatic augmentations that can enhance our physical potential.

Scientists from the Pratt School of Engineering at Duke University recently took a step toward new biological possibilities by devising an artificial muscle with impressive contractile strength that is capable of healing itself, according to a news release.

Autonomous muscular regeneration
The Duke team, drawing on years of research, found that developing superior muscles necessitates a reserve of muscle stem cells and strong contractile muscle strands. The stem cells, also known as satellite cells, are employed to facilitate the healing process in damaged tissues and must be kept in a readily available pool for times of need.

“Simply implanting satellite cells or less-developed muscle doesn’t work as well,” said Mark Juhas, a graduate student at Duke and co-leader of the study. “The well-developed muscle we made provides niches for satellite cells to live in, and, when needed, to restore the robust musculature and its function.”

The scientists experimented on the artificial muscle in vitro prior to testing it in a live mouse. During these initial trials, the synthetic tissue was subjected to snake venom to examine the healing capacities of the stem cells, while the administration of electrical shocks enabled the researchers to evaluate its contractile power.

Effective in vivo integration
After performing the series of in vitro tests, the team implanted the fabricated muscle in the back of a living mouse along with a window that enabled real-time observation of the tissue in action, the scientists wrote in an abstract of the study.

A florescent biochemical marker, GCaMP3, allowed the researchers to record the effectiveness of the muscle through the dorsal window without damaging the tissue or the mouse. Both contractile strength and the magnitude of calcium transients increased during a two-week observation period following the implantation of the muscle.

“The muscle we have made represents an important advance for the field,” said Nenad Bursac, associate professor of biomedical engineering at Duke, in the press release. “It’s the first time engineered muscle has been created that contracts as strongly as native neonatal skeletal muscle.”

Though in vitro self-healing tests yielded promising results, the researchers still need to confirm these effects in vivo. The team plans to investigate the potential for the artificial muscle exhibit autonomous regeneration properties over the next few years, helping each tenured contributor to earn a biomedical engineering salary.

Τεχνητό μυ με δυνατότητα αυτο-ίασης δημιούργησαν επιστήμονες

Αμερικανοί ερευνητές δημιούργησαν στο εργαστήριο ένα ζωντανό σκελετικό μυ, ο οποίος, εκτός του ότι συστέλλεται γρήγορα και με δύναμη, μπορεί να αυτό-θεραπευτεί, σε περίπτωση που τραυματιστεί, σύμφωνα με στοιχεία που δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό έντυπο Proceedings of the National Academy of Sciences.

Αν και προς το παρόν ο μυς έχει δοκιμαστεί μόνον σε πειραματόζωα, εκτιμάται ότι ανοίγει τον δρόμο για την δημιουργία μυών εργαστηριακά καλλιεργημένων, οι οποίοι θα χρησιμοποιούνται για την αποκατάσταση τραυμάτων.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Ντιουκ, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή Βιοϊατρικής Μηχανικής, Δρ Νενάντ Μπουρσάκ, τοποθέτησαν τον καλλιεργημένο μυ σε ποντίκι και παρακολούθησαν σε πραγματικό χρόνο την ενσωμάτωσή του στο σώμα του πειραματόζωου, την ωρίμανση και, τελικά, την ομαλή λειτουργικότητά του.

«Ο μυς που δημιουργήσαμε, αντιπροσωπεύει μια σημαντική πρόοδο. Είναι η πρώτη φορά που ένας δημιουργημένος στο εργαστήριο μυς συστέλλεται τόσο δυνατά, όσο ένας φυσικός σκελετικός μυς», εξηγεί ο Δρ Μπουρσάκ. Όπως έδειξαν οι εργαστηριακές δοκιμασίες, ο νέος μυς είναι τουλάχιστον δέκα φορές πιο δυνατός από οποιονδήποτε άλλο μυ έχει δημιουργηθεί εργαστηριακά στο παρελθόν.

Η δημιουργία του μυός βασίζεται σε εξελιγμένες μυϊκές ίνες και σε μυϊκά βλαστικά κύτταρα. Κάθε «τεχνητός» μυς διαθέτει μια εφεδρεία από δορυφορικά βλαστικά κύτταρα, τα οποία βρίσκονται σε ετοιμότητα για να αναλάβουν την αποκατάσταση τυχόν βλάβης στον μυ, «πυροδοτώντας» τη διαδικασία της αναγέννησης του κατεστραμμένου μυϊκού ιστού.

Αρχικά στο εργαστήριο, οι επιστήμονες προκάλεσαν ζημιά στον μυ με ισχυρή τοξίνη από δηλητήριο φιδιού και επιβεβαίωσαν ότι τα εφεδρικά βλαστικά κύτταρα αποκατέστησαν τη ζημιά. Στη συνέχεια, οι ερευνητές εμφύτευσαν τον μυ στο ποντίκι και επιβεβαίωσαν ότι τα αιμοφόρα αγγεία αναπτύχθηκαν σε αυτόν, ώσπου τελικά απέκτησε την ίδια δύναμη με τους φυσιολογικούς μυς του πειραματόζωου.

Το επόμενο βήμα θα είναι να διεξαχθούν πειράματα για να διαπιστωθεί αν ο βιομιμητικός μυς, όταν βρίσκεται τοποθετημένος σε πειραματόζωο μπορεί να αποκαταστήσει μόνος του τις τυχόν μυϊκές βλάβες και ασθένειες, όπως έχει ήδη αποδειχτεί ότι είναι σε θέση να κάνει σε εργαστηριακές συνθήκες.


Black Mountain Products Resistance Band Set with Door Anchor, Ankle Strap, Exercise Chart, and Resistance Band Carrying Case

Perfect Fitness Ab Carver Pro

 

Fitbit Flex Wireless Activity + Sleep Wristband, Black

Definity HHP-001 Pair of Push Up Bars

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: