An autonomously swimming biohybrid fish designed with human cardiac biophysics.
An autonomously swimming biohybrid fish designed with human cardiac biophysics.
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DOI：
10.1126/science.abh0474
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发表时间：
2022-02-11
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Parker KK
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lee KY;Park SJ;Matthews DG;Kim SL;Marquez CA;Zimmerman JF;Ardoña HAM;Kleber AG;Lauder GV;Parker KK
生物混合系统的发展是为了更好地理解生物系统的设计原理和协调机制。我们考虑是否两个功能性的监管功能的心脏机械电信号和自动性，可以转移到另一个流体运输系统的合成模拟：游泳的鱼。通过利用心脏机械电信号，我们在肌肉双层结构中重新创建了相互收缩和放松，其中每次收缩自动发生，作为对拮抗肌肉对拉伸的响应。此外，为了引导这种闭环驱动循环，我们设计了一个电自主起搏节点，它增强了自发收缩。配备了内在控制策略的生物杂交鱼展示了自我维持的身体尾鳍游泳，突出了反馈机制在肌肉泵（如心脏和肌肉）中的作用。
Biohybrid systems have been developed to better understand the design principles and coordination mechanisms of biological systems. We consider whether two functional regulatory features of the heart—mechanoelectrical signaling and automaticity—could be transferred to a synthetic analog of another fluid transport system: a swimming fish. By leveraging cardiac mechanoelectrical signaling, we recreated reciprocal contraction and relaxation in a muscular bilayer construct where each contraction occurs automatically as a response to the stretching of an antagonistic muscle pair. Further, to entrain this closed-loop actuation cycle, we engineered an electrically autonomous pacing node, which enhanced spontaneous contraction. The biohybrid fish equipped with intrinsic control strategies demonstrated self-sustained body–caudal fin swimming, highlighting the role of feedback mechanisms in muscular pumps such as the heart and muscles.
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作者：
Chan V;Park K;Collens MB;Kong H;Saif TA;Bashir R
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作者：
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VANCAPELLE, FJL
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Boyden, ES;Zhang, F;Deisseroth, K
通讯作者：
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DOI：
10.1016/j.pbiomolbio.2012.07.002
发表时间：
2012-10
影响因子：
3.8
作者：
Dabiri BE;Lee H;Parker KK
通讯作者：
Parker KK