Phototactic guidance of a tissue-engineered soft-robotic ray.
Phototactic guidance of a tissue-engineered soft-robotic ray.
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DOI：
10.1126/science.aaf4292
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发表时间：
2016-07-08
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Parker KK
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Park SJ;Gazzola M;Park KS;Park S;Di Santo V;Blevins EL;Lind JU;Campbell PH;Dauth S;Capulli AK;Pasqualini FS;Ahn S;Cho A;Yuan H;Maoz BM;Vijaykumar R;Choi JW;Deisseroth K;Lauder GV;Mahadevan L;Parker KK
受Batoid Fish提供的相对简单的形态蓝图（例如黄貂鱼和溜冰），我们创建了一个生物杂化系统，该系统使人造动物（组织工程设计的射线）能够游泳并进行光效率。通过在弹性体的体内对分离的大鼠心肌细胞进行构图，该体封闭了微生物的金骨架，我们以第十个量表复制了鱼类形态，并捕获了Batoid Fish的基本鳍片偏转模式。光遗传学允许光性指导，转向和转动操作。光刺激通过蛇纹石图案化的肌肉回路引起顺序肌肉激活，从而导致协调的流动游泳。射线的速度和方向是通过调节光频率和独立引起左右鳍片来控制的，从而使生物杂化机器可以通过障碍物路线进行操纵。 （最大125/125）
Inspired by the relatively simple morphological blueprint provided by batoid fish such as stingrays and skates, we create a biohybrid system that enables an artificial animal, a tissue-engineered ray, to swim and phototactically follow a light cue. By patterning dissociated rat cardiac myocytes on an elastomeric body enclosing a microfabricated gold skeleton, we replicated fish morphology at one-tenth scale and captured basic fin deflection patterns of batoid fish. Optogenetics allows for phototactic guidance, steering and turning maneuvers. Optical stimulation induced sequential muscle activation via serpentine patterned muscle circuits leading to coordinated undulatory swimming. The speed and direction of the ray was controlled by modulating light frequency and by independently eliciting right and left fins, allowing the biohybrid machine to maneuver through an obstacle course. (125/125 max)
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